基于抽吸装置的主动间隙控制系统制造方法及图纸

一种用于燃气涡轮发动机(10)的间隙控制装置，包括：环形涡轮壳体(48)，其具有相对的内和外表面(49、51)；环形歧管(M)，其环绕涡轮壳体(48)的一部分，歧管(M)包括：与歧管(M)和涡轮壳体(48)的外表面(51)流体连通的入口(74)，以及出口(52)；以及旁通管(84)，其具有联接至出口(52)的上游端(86)、联接至低压槽的下游端以及布置于上游与下游端之间的阀(92)，阀(92)在阻止上游与下游端之间的流动的第一位置与许可上游与下游端之间的流动的第二位置之间可选择地移动。还提供了相应的控制涡轮间隙的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于抽吸装置的主动间隙控制系统
本专利技术大体涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于主动控制在这样的发动机的涡轮区段中的转子和护罩之间的径向间隙的装置和方法。
技术介绍
典型的燃气涡轮发动机包括涡轮机械核心，其以连续的流动关系具有高压压缩机、燃烧器以及高压涡轮。可以以已知的方式操作核心以生成主气流。高压涡轮或(“HPT”)包括从主气流提取能量的一个或更多个转子。每个转子包括由旋转盘运载的叶片或动叶片的环形阵列。穿过转子的流路部分地由护罩限定，该护罩是由涡轮壳体运载的固定式结构，并约束叶片或动叶片的尖端。这些构件在极度高温的环境下运转。叶片尖端间隙是整体发动机性能的关键构件，尤其是HPT中的尖端间隙。因为燃气涡轮发动机在很宽的运转条件范围内运转，所以通常不可能设置不变的叶片尖端间隙以便在所有发动机运转条件下避免叶片尖端与周围的结构之间的“摩擦”的同时还维持最佳效率。因此得知通过选择性地加热和/或冷却涡轮壳体来主动地控制叶片尖端间隙。然而，这样的系统典型地取决于将加热或冷却空气递送至涡轮壳体的复杂的且昂贵的歧管结构的使用，并且还要求复杂的装阀和配管以控制高压放气到歧管的抽气和递送。因此，需要以最小的重量和费用在燃气涡轮发动机中提供主动间隙控制的机构。
技术实现思路
通过本专利技术来解决该需要，本专利技术提供使用位于主动间隙控制歧管的下游的阀来控制流量的基于抽吸装置的主动间隙控制系统。根据本专利技术的一方面，一种用于燃气涡轮发动机的间隙控制装置，包括：环形涡轮壳体，其具有相对的内和外表面；环形歧管，其环绕涡轮壳体的一部分，歧管包括：入口，其与歧管和涡轮壳体的外表面流体连通；以及出口；以及旁通管，其具有联接至出口的上游端、联接至低压槽的下游端、以及布置于上游与下游端之间的阀，阀在阻止上游与下游端之间的流动的第一位置与许可上游与下游端之间的流动的第二位置之间可选择地移动。根据本专利技术的另一方面，歧管包括多个出口，以及多个旁通管布置于歧管周围，各个旁通管具有：上游端，其联接出口中的一个；下游端，其联接至低压槽；以及阀，其布置于上游与下游端之间，阀在阻止上游与下游端之间的流动的第一位置与许可上游与下游端之间的流动的第二位置之间可选择地移动。根据本专利技术的另一方面，致动器联接至阀。根据本专利技术的一方面，一种用于具有中心轴线的燃气涡轮发动机的间隙控制装置，包括：环形涡轮壳体，其具有从其径向地向外突出的前和后环形环，其中环中的至少一个包括穿过其的入口；环形盖，其具有形成于其中的口，盖约束涡轮壳体，盖的内表面接触环的径向外面，使得涡轮壳体、环、以及盖共同地限定歧管；以及旁通管，其具有联接至出口的上游端、联接至低压槽的下游端，以及布置于上游与下游端之间的阀，阀在阻止上游与下游端之间的流动的第一位置与许可上游与下游端之间的流动的第二位置之间可选择地移动。根据本专利技术的另一方面，盖包括：后区段，其环绕环，后区段包括出口；以及前区段，其包括轴向地延伸且间隔开的指状物的环形阵列。根据本专利技术的另一方面，各个指状物具有布置于其远端处的凸缘；涡轮壳体包括轴向地布置于前环的前部的径向地延伸的前安装凸缘；以及指状物的凸缘通过机械接头连接至涡轮壳体的前安装凸缘。根据本专利技术的另一方面，前和后环中的每一个包括与歧管连通的形成于环中的孔的环形阵列。根据本专利技术的另一方面，环中的孔以相对于中心轴线非垂直且非平行的角度布置。根据本专利技术的另一方面，护罩布置于涡轮壳体内并环绕可围绕中心轴线旋转的一排涡轮叶片。根据本专利技术的另一方面，一种控制具有如下部件的类型的燃气涡轮发动机中的涡轮间隙的方法：环形涡轮壳体，其环绕涡轮转子，涡轮壳体具有在发动机运转中暴露于相对地较冷的旁通空气的恒流的外表面和在发动机运转中暴露于相对地更热的空气的相对的内表面；以及环形歧管，其环绕涡轮壳体的外表面的一部分并包括与外表面连通的入口。方法包括：联接与歧管流体连通的旁通管的上游端；联接与低压槽流体连通的旁通管的下游端；以及使用布置于上游与下游端之间的阀，在发动机运转期间定位阀以便在期望冷却涡轮壳体时许可期望的量的旁通空气流动穿过歧管。根据本专利技术的另一方面，在第一发动机运转状态期间，将阀定位于第一位置使得旁通空气不能流动穿过歧管；以及在第二发动机运转状态期间，将阀定位于第二位置以便许可旁通空气流动穿过歧管，并由此冷却涡轮壳体。根据本专利技术的另一方面，歧管包括多个出口，以及多个旁通管布置于歧管周围，各个旁通管具有：上游端，其联接出口中的一个；下游端，其联接至低压槽；以及阀(92)，其布置于上游与下游端之间，可操作阀来选择性地阻止或许可上游与下游端之间的流动，以及方法进一步包括：在发动机运转期间，定位阀中的每一个以便在期望冷却涡轮壳体时，许可期望的量的旁通空气流动穿过歧管。附图说明可以通过结合附图参考以下的描述来最好地理解本专利技术，在附图中：图1是并入按照本专利技术的一方面构造的主动间隙控制装置的燃气涡轮发动机的示意的局部剖视图；图2是图1的发动机的涡轮区段的局部剖视图；图3是涡轮壳体的一部分的俯视图，其显示孔在一对环中的第一构型；图4是涡轮壳体的一部分的俯视图，其显示孔在一对环中的第二构型；图5是涡轮壳体的一部分的俯视图，其显示孔在一对环中的第三构型；图6是在图2中显示的盖的正视图；以及图7是图6的盖的侧视图。具体实施方式本专利技术大体提供使用位于主动间隙控制歧管的下游的阀来控制流量的基于抽吸装置的主动间隙控制系统。现在，参考附图，其中相同的参考标号贯穿各种视图指示相同的元件，图1示意性地描绘燃气涡轮10发动机，其具有中心线轴线“A”并在其他结构当中包括包括风扇12、低压压缩机或“增压器”14、高压压缩机(“HPC”)16、燃烧器18、高压涡轮(“HPT”)20以及低压涡轮(“LPT”)22。HPC16、燃烧器18以及HPT20共同地构成发动机10的“核心”。HPC16提供压缩空气，其主要地传递至燃烧器18以支持燃烧，并部分地传递至燃烧器18周围，在燃烧器18周围压缩空气用于冷却燃烧器衬套和更靠下游的涡轮机械两者。燃料被引入燃烧器18的前端并以常规的方式与空气混合。点燃所得的燃料空气混合物以用于生成热燃烧气体。热燃烧气体被排放至HPT20，在HPT20热燃烧气体膨胀使得能量被提取。HPT20通过外轴24驱动高压压缩机16。退出HPT20的气体被排放至低压涡轮22，在低压涡轮22退出HPT20的气体进一步膨胀并且能量被提取以通过内轴26驱动增压器14和风扇12。退出风扇12的空气的一部分绕过核心，流动穿过旁通导管28，并在穿过排气喷嘴32退出之前在混合器30与退出核心的废气重新组合。在示出的示例中，发动机是涡轮风扇发动机。然而，本文中所描述的原理可同样地应用于涡轮螺旋桨发动机和涡轮喷气发动机，以及用于其他车辆或在固定的应用中使用的涡轮发动机。参考图2，HPT20包括喷嘴34，其包括由环形外带38约束的多个周向地隔开的翼形固定式涡轮叶片36。外带38界限定穿过涡轮喷嘴34的燃气流的外径向边界。外带38可以是连续的环形元件，或者可以是分段的。构造涡轮叶片36以便将燃烧气体最佳地引导至下游的转子。在喷嘴34的下游，转子包括盘(未在图2中示出)，该盘围绕中心线轴线A旋转，并运载翼形涡轮叶片40的阵列。布置包括多个弓状护罩段42本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮发动机(10)的间隙控制装置，包括：环形涡轮壳体(48)，其具有相对的内和外表面(49、51)；环形歧管(M)，其环绕所述涡轮壳体(48)的一部分，所述歧管(M)包括：入口(74)，其与所述歧管(M)和所述涡轮壳体(48)的所述外表面流体连通；以及出口(52)；以及旁通管(84)，其具有联接至所述出口(52)的上游端(86)、联接至低压槽的下游端(88)、以及布置于上游与下游端之间的阀(92)，所述阀(92)在阻止所述上游与下游端之间的流动的第一位置与许可所述上游与下游端之间的流动的第二位置之间可选择地移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.08 US 61/7625901.一种用于燃气涡轮发动机(10)的间隙控制装置，包括：环形的涡轮壳体(48)，其具有相对的内和外表面(49、51)；环形的歧管，其环绕所述涡轮壳体(48)的一部分，所述歧管包括：入口(74)，其与所述歧管和所述涡轮壳体(48)的所述外表面流体连通；以及出口；以及旁通管(84)，其具有联接至所述出口的上游端(86)、联接至低压槽的下游端(88)、以及布置于上游与下游端之间的阀(92)，所述阀(92)在阻止所述上游与下游端之间的流动的第一位置与许可所述上游与下游端之间的流动的第二位置之间可选择地移动。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述歧管包括多个出口，以及多个旁通管(84)布置于所述歧管周围，各个旁通管(84)具有：上游端(86)，其联接所述出口中的一个；下游端(88)，其联接至低压槽；以及阀(92)，其布置于上游与下游端之间，所述阀(92)在阻止所述上游与下游端之间的流动的第一位置与许可所述上游与下游端之间的流动的第二位置之间可选择地移动。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，致动器(94)联接至所述阀(92)。4.一种用于具有中心轴线(A)的燃气涡轮发动机(10)的间隙控制装置，包括：环形的涡轮壳体(48)，其具有从其径向地向外突出的前环和后环，其中，所述前环和所述后环中的至少一个包括穿过其的入口(74)；环形的盖(76)，其具有形成于其中的口，所述盖(76)约束所述涡轮壳体(48)，所述盖(76)的内表面接触所述前环和所述后环的径向外面，使得所述涡轮壳体(48)、所述前环和所述后环、以及所述盖(76)共同地限定歧管；以及旁通管(84)，其具有联接至所述歧管的出口的上游端(86)、联接至低压槽的下游端，以及布置于上游与下游端之间的阀(92)，所述阀(92)在阻止所述上游与下游端之间的流动的第一位置与许可所述上游与下游端之间的流动的第二位置之间可选择地移动。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述盖(76)包括：后区段，其环绕所述前环和所述后环，所述后区段包括所述出口；以及前区段，其包括轴向地延伸且间隔开的指状物(78)的环形阵列。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：各个指状物(78)具有布置于其远端处的凸缘(80)；所述涡轮壳体(48)包括轴向地布置于所述前环(70)的前部的径向地延伸的前安装凸缘(68)；以及所述指状物(78)的所述凸缘(80)通过机械接头(62)连接至所述涡轮壳体(48)的前安装凸缘(68)。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述前环和所述后环中的每一个包括与所述歧管连通的形成于所述前环和所述后环中的入口(74)的环形阵列。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述前环和所述后环中的所述入口(74)以相对于所述中心轴线(A)非垂直且非平行的角度布置。9.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：KS克拉兴，RW小阿尔布雷希特，BF鲍威尔，MW马鲁斯科，A文宗，TR华莱士，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US