[發明專利]用于燃氣渦輪發動機的可旋轉轉矩框架

有效

• 申請號: 201811085349.4
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109519223B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: G·J·范德默威;D·T·扎托斯基;R·A·威斯林;J·D·克萊門茨
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/02
• 分類號: F01D5/02
• 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

本公開涉及一種包括轉矩框架的燃氣渦輪發動機。轉矩框架包括沿周向圍繞軸向中心線限定的內護罩，包繞內護罩且沿周向圍繞軸向中心線限定的外護罩，以及沿徑向方向延伸且聯接到內護罩和外護罩上的結構構件。轉矩框架構造成圍繞軸向中心線旋轉。

技術領域

本公開主要涉及燃氣渦輪發動機架構。更具體而言，涉及一種用于燃氣渦輪發動機的可旋轉轉矩框架。

背景技術

燃氣渦輪發動機通常包括在燃燒區段的下游的渦輪區段，其可隨壓縮機區段旋轉以旋轉和操作燃氣渦輪發動機產生動力，例如推進力。一般燃氣渦輪發動機設計標準常常包括必須平衡或折衷的沖突標準，包括提高燃料效率，操作效率和/或動力輸出，同時維持或減少重量，零件數量和/或包裝(即發動機的軸向和/或徑向尺寸)。

已知叉指式渦輪區段利用了其間沒有輪葉的旋轉翼型件的連續級之間的相對較高的流體速度。然而，已知叉指式渦輪區段限于相互交叉低壓渦輪轉子和中壓渦輪轉子。更進一步，已知的叉指式渦輪區段由來自叉指式渦輪區段的內半徑的軸向、徑向、熱和/或機械負載限制，這可限制可包括在叉指式外鼓轉子中的級的數量。

因此，需要一種結構，其可減少或去除軸向、徑向、熱和/或機械負載引起的對叉指式外鼓轉子尺寸和結構壽命的限制。

發明內容

本發明的各方面和優勢將部分地在以下描述中闡述，或可從所述描述顯而易見，或可通過本發明的實踐而得知。

本公開涉及一種包括轉矩框架的燃氣渦輪發動機。轉矩框架包括沿周向圍繞軸向中心線限定的內護罩，包繞內護罩且沿周向圍繞軸向中心線限定的外護罩，以及沿徑向方向延伸且聯接到內護罩和外護罩上的結構構件。轉矩框架構造成圍繞軸向中心線旋轉。

在各種實施例中，結構構件沿縱向方向延伸來限定相對于軸向中心線的傾斜角。在一個實施例中，傾斜角相對于軸向中心線是銳角。結構構件的徑向外端設置在結構構件的徑向內端上游。在另一個實施例中，傾斜角相對于軸向中心線是鈍角或垂直的。結構構件的徑向內端設置在結構構件的徑向外端上游。

在一個實施例中，結構構件限定翼型件，翼型件限定壓力側和吸力側。

在各種實施例中，轉矩框架還包括沿周向包繞外護罩的外帶。外帶至少部分地沿徑向方向延伸。在其它各種實施例中，轉矩框架還包括至少部分地沿徑向方向延伸且聯接到外護罩和外帶上的多個連接構件。在一個實施例中，連接構件至少部分地沿周向方向從外護罩延伸至外帶。在另一個實施例中，連接構件限定彈簧。在又一個實施例中，連接構件限定大致V形橫截面。在又一個實施例中，外帶限定關于軸向中心線大體上同心的環形環。在一個實施例中，外護罩限定平臺，平臺至少部分地沿縱向方向且至少部分地沿周向方向延伸，連接構件從平臺沿周向方向延伸至外帶。在另一個實施例中，外帶沿內徑的一部分和/或沿外徑的一部分限定一個或多個平衡平面。在又一個實施例中，結構構件、內護罩、外護罩、多個連接構件和外帶一起限定一體結構。在再一個實施例中，外鼓轉子聯接到轉矩框架的外帶上。外鼓轉子包括沿徑向方向向內延伸的多個外鼓翼型件的一個或多個級。

在一個實施例中，結構構件、內護罩和外護罩一起限定一體結構。

在各種實施例中，燃氣渦輪發動機還包括設置在外鼓轉子的徑向內側的第二渦輪轉子。第二渦輪轉子包括沿徑向方向向外延伸的第二渦輪翼型件的一個或多個級。第二渦輪轉子相對于轉矩框架和外鼓轉子可獨立地旋轉。在一個實施例中，轉矩框架設置在第二渦輪轉子下游。在另一個實施例中，轉矩框架設置在第二渦輪轉子上游。

在一個實施例中，轉矩框架和外鼓轉子一起限定低速轉子。第二渦輪轉子相對于低速轉子限定了更高速的轉子。

在另一個實施例中，內鼓轉子聯接到轉矩框架的內護罩上。內鼓轉子包括沿徑向方向向外延伸的多個內鼓翼型件的一個或多個級。轉矩框架，外鼓轉子和內鼓轉子一起圍繞軸向中心線以第一速度旋轉。