[發(fā)明專(zhuān)利]用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的顆粒分離器組件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780082224.3
• 申請(qǐng)日: 2017-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110139976B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杰弗里·道格拉斯·蘭博
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類(lèi)號(hào): F02C7/052
• 分類(lèi)號(hào): F02C7/052;F02C7/14;F02C7/18
• 代理公司: 上海華誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31300
• 代理人: 肖華

一種用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和設(shè)備，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有以軸向流動(dòng)布置的壓縮機(jī)區(qū)段，燃燒區(qū)段和渦輪區(qū)段，其中冷卻回路與壓縮機(jī)區(qū)段，燃燒區(qū)段或渦輪區(qū)段中的至少一個(gè)流體連通。該方法和設(shè)備還包括從流過(guò)冷卻回路的冷卻空氣中分離顆粒。

背景技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，是從通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒氣體流中提取能量到多個(gè)渦輪葉片上的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)用于陸地和航海運(yùn)動(dòng)和發(fā)電，但是最常用于航空應(yīng)用，例如用于飛行器，包括直升機(jī)。在飛行器中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)用于推進(jìn)飛行器。在地面應(yīng)用中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常用于發(fā)電。另外，其中臟流體流例如包含顆粒物質(zhì)的流體系統(tǒng)可包括例如在水箱或發(fā)電廠(chǎng)中的下游發(fā)動(dòng)機(jī)。

用于飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成在高溫下操作，以使發(fā)動(dòng)機(jī)效率最大化，因此可能需要冷卻某些發(fā)動(dòng)機(jī)部件，例如高壓渦輪和低壓渦輪。通常，通過(guò)將來(lái)自高壓和/或低壓壓縮機(jī)的更冷的空氣輸送到需要冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)部件來(lái)完成冷卻。雖然渦輪空氣是高溫，但它相對(duì)于壓縮機(jī)空氣更冷，并且可用于冷卻渦輪機(jī)。當(dāng)冷卻渦輪時(shí)，冷卻空氣可以供應(yīng)到各種渦輪部件，包括渦輪葉片的內(nèi)部和渦輪護(hù)罩。

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣中的顆粒，如灰塵，粉塵，沙子，火山灰和其他環(huán)境污染物會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的壓縮機(jī)腐蝕。當(dāng)顆粒移動(dòng)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，它們可能在燃燒氣體中熔化并隨后在渦輪流動(dòng)路徑表面上再凝固。渦輪冷卻空氣中攜帶的顆粒可能由于冷卻通道的沉積和堵塞而導(dǎo)致冷卻損失。所有這些影響都會(huì)導(dǎo)致飛行器環(huán)境的運(yùn)行時(shí)間縮短或“發(fā)動(dòng)機(jī)在翼時(shí)間(time-on-wing)”縮短。在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)暴露于大量空氣傳播顆粒的全球某些運(yùn)行環(huán)境中，這個(gè)問(wèn)題更加嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)方面，一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)芯，其具有以軸向流動(dòng)布置的壓縮機(jī)區(qū)段，燃燒區(qū)段和渦輪區(qū)段；冷卻空氣回路，其與壓縮機(jī)區(qū)段，燃燒區(qū)段或渦輪區(qū)段中的至少一個(gè)流體連通；顆粒分離器，其流體地聯(lián)接到冷卻回路并限定冷卻空氣通道，冷卻回路中的至少一些冷卻空氣經(jīng)過(guò)該冷卻空氣通道；和熱交換器，其具有與顆粒分離器成一體的至少一個(gè)流體通道。

在另一方面，一種顆粒分離器組件包括顆粒分離器和熱交換器，顆粒分離器和熱交換器形成整體結(jié)構(gòu)，顆粒分離器具有限定氣流通道的外殼，并且熱交換器具有形成在外殼的至少一部分中的冷卻劑通道。

在又一方面，一種利用限定氣流通道和清掃通道的顆粒分離器從氣流中分離顆粒的方法，該方法包括使空氣流過(guò)氣流通道，通過(guò)改變主氣流的溫度來(lái)將顆粒從氣流中抽出。

附圖說(shuō)明

在附圖中：

圖1是圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的橫截面視圖。

圖2是包括顆粒分離器和熱交換器的顆粒分離器組件的立體視圖。

圖3是來(lái)自圖2的顆粒分離器組件的橫截面視圖。

圖4是示出了氣流模式的圖2的相同立體視圖。

圖5是具有熱交換器的圖2的顆粒分離器的第二實(shí)例的立體視圖。

圖6是來(lái)自圖5的顆粒分離器的橫截面視圖。

圖7是具有冷卻空氣回路的圖1的簡(jiǎn)化示意圖。

圖8是具有另外的示例性冷卻空氣回路的圖1的簡(jiǎn)化示意圖。

具體實(shí)施方式

所描述的本發(fā)明的實(shí)施例涉及與顆粒分離器組件的顆粒去除相關(guān)的系統(tǒng)，方法和其他裝置，其中顆粒分離器與熱交換器是一體的。出于說(shuō)明的目的，將關(guān)于飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)描述本發(fā)明。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于此，并且可以在非飛行器應(yīng)用中具有普遍適用性，例如其他移動(dòng)應(yīng)用和非移動(dòng)工業(yè)，商業(yè)和住宅應(yīng)用。