用于涡轮发动机的压缩机放气设备及其放气方法技术

本公开提供一种压缩机放气设备及其放气方法，所述压缩机放气设备包括压缩机、放气槽、外壁和至少一个排气管。所述压缩机包括一个或多个转子，所述一个或多个转子安装成围绕中心轴线旋转并且包围在压缩机壳体中。所述放气槽穿过所述压缩机壳体。所述外壁与所述压缩机壳体共同限定围绕所述压缩机壳体的集气室。所述至少一个排气管与所述集气室连通，并且其中所述集气室和所述放气槽中的至少一者具有非轴对称结构。

【技术实现步骤摘要】
用于涡轮发动机的压缩机放气设备及其放气方法
本申请大体上涉及涡轮机械压缩机，并且更确切地说，涉及所述压缩机的放气。
技术介绍
燃气涡轮发动机包括以串行流连通的压缩机、燃烧器以及涡轮，它们共同构成涡轮机械的核心。所述核心能够与其他发动机部件一起以已知方式操作以执行有用功，例如提供推力或者机械功。已知可将抽取或“放出”流动通过压缩机的空气中的一部分以用于各种目的，例如：控制压缩机循环、冷却发动机内的部件、实现间隙控制或者提供飞行器的环境控制系统。在现有技术中，放气通常通过形成于压缩机壳体中的环状放气槽阵列抽出。这些放气槽被用于收集放气的外腔室(chamber)或集气室(plenum)围绕。设有一个或多个腔室排气管以用于收集来自所述集气室的放气并且将其输送到下游位置。需要使围绕压缩机壳体的所有周向位置均维持均匀质量流速和静态压力。这是因为压缩机非常易于受静态压力影响，并且静态压力变化可对压缩机操作参数例如压缩机本身的喘振边界和可操作性特性产生不利影响。现有技术压缩机的一个问题是，腔室排气管的存在导致围绕集气室的周界存在不均匀。此现象的基本原因是所述腔室排气管用作“压力接收器”(pressuresink)。更确切地说，通过所述放气槽的质量流量通常在腔室排气管位置附近处较大，并且静态压力通常在所述腔室排气管位置附近处较低。流量与静态压力的这种反向关系是由于基本伯努利关系(basicBernoullirelation)产生的。可以通过提供大量腔室排气管来将围绕飞机周界的不均匀性减至最小。但是实际上，这样将增加发动机零件数量、重量、复杂性和成本，因此通常仅提供两个或一个排气管。这将增加不均匀效果。
技术实现思路
此问题通过一种压缩机放气设备解决，所述设备具有放气槽，所述放气槽布置成非轴对称结构，所述非轴对称结构配置成使围绕压缩机壳体的静态压力大体均匀。根据本说明书中所述技术的一个方面，一种压缩机放气设备包括：压缩机，所述压缩机包括一个或多个转子，所述一个或多个转子安装成围绕中心轴线旋转并且围封在压缩机壳体中；穿过所述压缩机壳体的放气槽；外壁，所述外壁与所述压缩机壳体共同限定围绕所述压缩机壳体的集气室；以及与所述集气室连通的至少一个排气管。所述集气室和所述放气槽中的至少一者具有非轴对称结构。根据本说明书中所述技术的另一方面，提供了一种用于从压缩机放出空气的方法，所述压缩机包括一个或多个转子，所述一个或多个转子安装成围绕中心轴线旋转并且围封在压缩机壳体中。所述方法包括：将来自所述压缩机壳体的空气通过放气槽放出到围绕所述压缩机壳体的集气室中并且随后使其进入与所述集气室连通的一个或多个排气管中，其中所述空气以非轴对称流动模式通过所述槽放出，从而产生围绕所述放气槽的周边的大体均匀静态压力。具体地，本申请技术方案1涉及一种压缩机放气设备，其包括：压缩机，所述压缩机包括一个或多个转子，所述一个或多个转子安装成围绕中心轴线旋转并且包围在压缩机壳体中；放气槽，所述放气槽穿过所述压缩机壳体；外壁，所述外壁与所述压缩机壳体一起共同限定围绕所述压缩机壳体的集气室；与所述集气室连通的至少一个排气管；以及其中所述集气室和所述放气槽中的至少一者具有非轴对称结构。本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的设备，其中所述非轴对称结构配置成产生所述集气室内大体均匀的静态压力分布。本申请技术方案3涉及根据技术方案1所述的设备，其中：所述放气槽配置成围绕所述压缩机壳体的周界排列的多个个体孔；并且所述个体孔具有不同流动面积。本申请技术方案4涉及根据技术方案3所述的设备，其中：远离所述至少一个排气管的周向位置的所述个体孔具有第一流动面积；以及位于所述至少一个排气管的所述周向位置处的所述个体孔具有第二流动面积，所述第二流动面积小于所述第一流动面积。本申请技术方案5涉及根据技术方案4所述的设备，其中位于所述排气管的所述周向位置附近的所述个体孔的尺寸从所述第一流动面积向所述第二流动面积逐渐增大。本申请技术方案6涉及根据技术方案1所述的设备，其中：所述放气槽配置成围绕所述压缩机壳体的所述周界排列的多个个体孔；并且所述个体孔中的至少一个个体孔的流动面积沿从所述个体孔的入口到所述个体孔的出口的方向增大或减小。本申请技术方案7涉及根据技术方案1所述的设备，其中：所述集气室在远离所述排气管的所述周向位置的位置处具有第一容积；以及所述集气室在位于所述排气管的所述周向位置附近的位置处具有第二容积，所述第二容积大于所述第一容积。本申请技术方案8涉及根据技术方案7所述的设备，其中所述外壁包括位于所述排气管的周向位置处的向外凸起。本申请技术方案9涉及根据技术方案1所述的设备，其中所述放气槽包括连续环状槽。本申请技术方案10涉及根据技术方案9所述的设备，其中所述放气槽包括至少一个部分，所述至少一个部分的流动面积沿从所述放气槽的入口到所述放气槽的出口的方向增大或减小。本申请技术方案11涉及根据技术方案10所述的设备，其中：所述放气槽在远离所述至少一个排气管的周向位置的位置处具有第一流动面积；并且所述放气槽在所述至少一个排气管的所述周向位置处具有第二流动面积，所述第二流动面积小于所述第一流动面积。本申请技术方案12涉及根据技术方案1所述的方法，进一步包括：位于所述压缩机下游的燃烧器；以及位于所述燃烧器下游的涡轮，所述涡轮与所述压缩机以驱动关系机械连接。本申请技术方案13涉及根据技术方案1所述的设备，其中所述压缩机包括：包括轴流式压缩机的上游部分以及包括离心流式压缩机的下游部分；以及所述放气槽设置在所述上游部分与下游部分之间。本申请技术方案14涉及根据技术方案1所述的设备，其中所述下游部分被壳体围绕，所述壳体具有主要部分和限定所述外壁的外裙。本申请技术方案15涉及一种放出来自压缩机的空气的方法，所述压缩机包括一个或多个转子，所述一个或多个转子安装成围绕中心轴线旋转并且包围在压缩机壳体中，所述方法包括：将来自所述压缩机壳体的空气通过放气槽放出到围绕所述压缩机壳体的集气室中以及随后使其进入与所述集气室连通的一个或多个排气管中，其中所述空气以非轴对称流动模式通过所述槽放出，从而产生围绕所述放气槽的周边的大体均匀静态压力。本申请技术方案16涉及根据技术方案15所述的方法，其中：所述放气槽配置成围绕所述压缩机壳体的所述周界排列的多个个体孔；并且所述个体孔具有不同流动面积。本申请技术方案17涉及根据技术方案16所述的方法，其中：与所述至少一个排气管的周向位置不同的所述个体孔具有第一流动面积；以及位于所述至少一个排气管的所述周向位置处的所述个体孔具有第二流动面积，所述第二流动面积小于所述第一流动面积。本申请技术方案18涉及根据技术方案15所述的方法，其中所述放气槽包括连续环状槽。本申请技术方案19涉及根据技术方案18所述的方法，其中所述放气槽包括至少一个部分，所述至少一个部分的流动面积沿从所述放气槽的入口到所述放气槽的出口的方向增大或减小。本申请技术方案20涉及根据技术方案15所述的方法，其中：所述集气室在远离所述排气管的所述周向位置的位置处具有第一容积；以及所述集气室在位于所述排气管的所述周向位置附近的位置处具有第二容积，所述第二容积大于所述第一容积。附图说明结合附图阅读以下说明可以更好地理解本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压缩机放气设备，其包括：压缩机，所述压缩机包括一个或多个转子，所述一个或多个转子安装成围绕中心轴线旋转并且包围在压缩机壳体中；放气槽，所述放气槽穿过所述压缩机壳体；外壁，所述外壁与所述压缩机壳体一起共同限定围绕所述压缩机壳体的集气室；与所述集气室连通的至少一个排气管；以及其中所述集气室和所述放气槽中的至少一者具有非轴对称结构。

【技术特征摘要】
2017.06.13 US 15/6209041.一种压缩机放气设备，其包括：压缩机，所述压缩机包括一个或多个转子，所述一个或多个转子安装成围绕中心轴线旋转并且包围在压缩机壳体中；放气槽，所述放气槽穿过所述压缩机壳体；外壁，所述外壁与所述压缩机壳体一起共同限定围绕所述压缩机壳体的集气室；与所述集气室连通的至少一个排气管；以及其中所述集气室和所述放气槽中的至少一者具有非轴对称结构。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述非轴对称结构配置成产生所述集气室内大体均匀的静态压力分布。3.根据权利要求1所述的设备，其中：所述放气槽配置成围绕所述压缩机壳体的周界排列的多个个体孔；并且所述个体孔具有不同流动面积。4.根据权利要求3所述的设备，其中：远离所述至少一个排气管的周向位置的所述个体孔具有第一流动面积；以及位于所述至少一个排气管的所述周向位置处的所述个体孔具有第二流动面积，所述第二流动面积小于所述第一流动面积。5.根据权利要求4所述的设备，其中位于所述排气管的所述周向位置附近的所述个体孔的尺寸从...

【专利技术属性】
技术研发人员：SR唐纳利，M纳卡尼施，J卡波兹，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US