[發明專利]具有氣流管理組件的渦輪機

有效

• 申請號: 202010101104.7
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111594275B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 艾倫·羅伊·斯圖亞特;托馬斯·奧里·莫尼斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F01D11/02;F01D5/06;F02C3/113
• 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

一種燃氣渦輪發動機，包括壓縮機和渦輪；多個轉子葉片，多個轉子葉片定位在壓縮機或渦輪中，并且沿著軸向方向被布置成多級；外鼓，外鼓至少部分地定位在多個轉子葉片的徑向外側，并且能夠與多個轉子葉片一起旋轉；和殼體，殼體在外鼓上延伸，并且與外鼓一起限定多個氣腔，多個氣腔沿著軸向方向被布置成串聯氣流連通。

技術領域

本主題大體上涉及渦輪機，并且更具體地，涉及具有用于接收例如高壓氣流泄漏的氣流管理組件的渦輪機。

背景技術

燃氣渦輪發動機大體上包括在燃燒區段下游的渦輪區段，渦輪區段能夠隨著壓縮機區段旋轉，以旋轉和操作燃氣渦輪發動機來產生動力，例如推進力。某些燃氣渦輪發動機進一步包括風扇，該風扇由渦輪區段內的渦輪驅動，例如由渦輪區段的低壓渦輪驅動。

此外，至少某些燃氣渦輪發動機在壓縮機區段的壓縮機或渦輪區段的渦輪中的至少一個中包括多個反向旋轉的轉子葉片。利用具有反向旋轉的轉子葉片的這些壓縮機和渦輪中的至少一些，氣流泄漏可能比期望的更多。當通過壓縮機或渦輪的氣流泄漏時，壓縮機或渦輪的效率可能降低。

在具有反向旋轉的轉子葉片的某些壓縮機或渦輪中，可以提供密封件以密封泄漏氣流。例如，利用具有反向旋轉的轉子葉片的壓縮機，可以在下游端提供密封件以密封來自壓縮機的泄漏氣流。然而，該泄漏氣流可能具有相對較高的壓力，使得難以有效地密封并容納這種泄漏空氣。因此，具有用于更好地處理來自具有反向旋轉的轉子葉片的壓縮機或渦輪的泄漏氣流(或其他高壓氣流)的一個或多個特征的渦輪機將是有用的。

發明內容

本發明的各方面和優點將部分地在以下描述中闡述，或者可以從該描述中顯而易見，或者可以通過實踐本發明而獲知。

在本公開的一個示例性實施例中，提供了一種燃氣渦輪發動機，該燃氣渦輪發動機限定軸向方向、徑向方向和周向方向。該燃氣渦輪發動機包括：壓縮機和渦輪；多個轉子葉片，多個轉子葉片定位在壓縮機或渦輪中，并且沿著軸向方向被布置成多級；外鼓，外鼓至少部分地定位在多個轉子葉片的徑向外側，并且能夠與多個轉子葉片一起旋轉；和殼體，殼體在外鼓上延伸，并且與外鼓一起限定多個氣腔，多個氣腔沿著軸向方向串聯氣流連通地布置。

在某些示例性實施例中，每個氣腔限定在燃氣渦輪發動機的操作期間比緊接上游氣腔的壓力小的壓力。

在某些示例性實施例中，壓縮機和渦輪一起至少部分地限定核心氣流路徑，并且其中多個氣腔中的一個或多個氣腔通過外鼓與核心氣流路徑氣流連通。

在某些示例性實施例中，壓縮機和渦輪一起至少部分地限定核心氣流路徑，并且其中多個氣腔中的每個氣腔通過外鼓與核心氣流路徑氣流連通。

例如，在某些示例性實施例中，多個氣腔中的每個氣腔限定在燃氣渦輪發動機在操作條件下的操作期間的腔壓力，并且其中多個氣腔中的每個氣腔在限定燃氣渦輪發動機在操作條件下的操作期間的流動路徑壓力的位置處與核心氣流路徑氣流連通，流動路徑壓力小于相應的氣腔的最大腔壓力。

在某些示例性實施例中，外鼓和殼體一起形成多個氣流密封件，其中多個氣流密封件中的每個氣流密封件定位在多個氣腔中的相鄰氣腔之間。

例如，在某些示例性實施例中，每個氣流密封件包括多個迷宮式密封件和對應的密封帶，多個迷宮式密封件聯接至外鼓或與外鼓一起形成，對應的密封帶聯接至殼體或與殼體一起形成。

例如，在某些示例性實施例中，多個氣流密封件中的每個氣流密封件限定大于1:1且小于4:1的壓力比。

例如，在某些示例性實施例中，多個轉子葉片定位在壓縮機內，并且其中壓縮機限定至少約2:1且多達約20:1的壓縮機壓力比。