[發明專利]渦輪發動機部件和冷卻方法

有效

• 申請號: 202010185544.5
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111706436B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 丹尼爾·恩迪科特·奧斯古德;喬納森·拉塞爾·拉茨拉夫;柯克·D·加利耶
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/18
• 分類號: 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

一種用于渦輪發動機的部件，包括：主體，該主體具有壁，該壁將燃燒空氣流動路徑與冷卻空氣流動路徑分離。該部件可以包括隔離室，該隔離室形成在冷卻空氣流動路徑中。該部件還可以包括至少一個旋風分離器，該至少一個旋風分離器具有與冷卻空氣流動路徑流體聯接的冷卻空氣入口。

技術領域

本公開涉及一種渦輪發動機部件和冷卻方法，更具體地說，利用旋風分離器來冷卻發動機部件的方法。

背景技術

渦輪發動機，并且特別是燃氣渦輪發動機或燃燒渦輪發動機，是從通過發動機的加壓燃燒氣體流中提取能量到旋轉渦輪葉片上的旋轉式發動機。

渦輪發動機通常被設計成在高溫下操作以提高發動機效率。為在高溫環境中的諸如翼型件之類的部件提供冷卻措施是有益的，其中這種冷卻措施可以在發動機操作期間減少這些部件上的材料磨損并提高結構穩定性。

冷卻措施可包括來自壓縮機的排出空氣，該排出空氣被引導至發動機中所需的位置。排出空氣可用于在特定部件交界處提供吹掃空氣流。優化排出空氣的輸送和覆蓋進一步有助于提高發動機效率。

發明內容

在一個方面，本公開涉及一種渦輪發動機，該渦輪發動機包括芯，該芯包括壓縮機區段、燃燒區段和渦輪區段，該壓縮機區段、燃燒區段和渦輪區段在軸向上布置成限定穿過芯的燃燒空氣流動路徑；殼體，該殼體圍繞芯；環形物，該環形物被限定在芯和殼體之間；冷卻空氣流動路徑，該冷卻空氣流動路徑穿過芯和殼體中的至少一個；隔離室，該隔離室形成在冷卻空氣流動路徑中并且至少部分地與環流體隔離；以及旋風分離器，該旋風分離器具有與冷卻空氣流動路徑流體聯接的冷卻空氣入口、與隔離室流體聯接的清潔空氣出口和與冷卻空氣流動路徑流體聯接的掃氣出口。

在另一方面，本公開涉及一種渦輪發動機部件，該部件包括主體，該主體具有壁，該壁將燃燒空氣流動路徑與冷卻空氣流動路徑分離；隔離室，該隔離室形成在冷卻空氣流動路徑中并且與冷卻空氣流動路徑流體隔離；以及至少一個旋風分離器，該至少一個旋風分離器具有與冷卻空氣流動路徑流體聯接的冷卻空氣入口、與隔離室流體聯接的清潔空氣出口，以及掃氣出口。

在另一方面，本公開涉及一種冷卻渦輪發動機中的部件的方法。該方法包括經由渦輪發動機內通過環形物的冷卻空氣流動路徑使臟冷卻氣流流經旋風分離器以限定清潔的冷卻氣流；經由旋風分離器的清潔空氣出口將清潔的冷卻氣流收集在隔離室內，該隔離室至少部分地與環流體隔離；以及經由冷卻空氣通道使清潔的冷卻氣流從隔離室流至部件的內部。

附圖說明

在附圖中：

圖1是用于飛行器的渦輪發動機的示意性橫截面圖。

圖2是根據本文描述的各個方面的為輪葉組件的形式的圖1的渦輪發動機中的一個部件的示意性側視圖。

圖3是圖2的輪葉組件的示意性側視圖，該輪葉組件包括空氣冷卻通道和用于從冷卻空氣中去除顆粒的旋風分離器。

圖4是圖2的輪葉組件的橫截面視圖，示出了冷卻通道和旋風分離器的互連。

圖5是根據本文描述的各個方面的圖1的渦輪發動機的另一部件的示意側視圖，其為具有至少一個旋風分離器的輪葉組件的形式。

圖6是圖1的渦輪發動機的另一部件的示意性俯視圖，其為具有帶多個旋風分離器的帶的另一輪葉組件的形式。

圖7是圖1的渦輪發動機的另一部件的示意性側視圖，其為具有帶旋風分離器的擋板的另一輪葉組件的形式。

圖8是圖1的渦輪發動機的另一部件的示意性側視圖，其為帶有旋風分離器的密封環的形式。

圖9是圖1的渦輪發動機的另一部件的示意性側視圖，其為噴嘴支撐結構的形式。

圖10是圖1的渦輪發動機的另一部件的示意性側視圖，其包括帶有專用吊架的旋風分離器。