冷却可旋转构件的气体压缩机和方法技术

冷却封闭在壳体中的可旋转构件，尤其是形成为燃气涡轮一部分的气体压缩机的转子，的设备和方法。气体压缩机包括：转子(234)；多个压缩级，所述多个压缩级沿着所述转子从入口级延伸到出口级，所述入口级被构造成用以接纳较低压力的气体流，所述出口级被构造成用以排出较高压力的气体流；壳体，所述壳体至少部分地围绕所述多个级；以及导管(284，310)，所述导管从所述壳体沿径向向内延伸到所述转子附近的区域。

Gas Compressor and Method for Cooling Rotating Components

Equipment and methods for cooling rotating components enclosed in the housing, in particular the rotors of gas compressors formed as part of gas turbines. A gas compressor includes a rotor (234); a plurality of compression stages extending along the rotor from the inlet stage to the outlet stage, which is constructed to accommodate lower-pressure gas flow, and the outlet stage is constructed to discharge higher-pressure gas flow; a housing, which is at least partially surrounded by the stages; and a conduit (284, 310). The conduit extends radially inward from the housing to the area near the rotor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冷却可旋转构件的气体压缩机和方法
技术介绍
本专利技术整体涉及涡轮发动机，更具体地，本专利技术涉及减缓涡轮风扇发动机的热转子弯曲的形成的系统和方法。已知的涡轮风扇发动机经历若干不同的操作阶段，包括但不限于启动、暖机、稳定状态、停机和冷却。根据附接有涡轮风扇发动机的飞行器的使用，涡轮风扇发动机可能一天循环经过不同的操作阶段若干次。例如，当乘客从飞行器下来时，为了安全的目的，商业客用飞行器在航班之间通常关闭其发动机。因此，残留的热保留在飞行器的发动机中，这可能导致被称为热转子弯曲的现象。热转子弯曲通常由涡轮风扇发动机的旋转部件(例如旋转驱动轴)中的变形来限定。由于发动机启动期间涡轮风扇发动机的旋转部件和静止部件之间的刮擦和/或接触相关的损坏，涡轮风扇发动机的旋转部件中的变形可能导致性能下降，由此降低涡轮风扇发动机的使用寿命。在发动机停机之后和允许发动机完全冷却之前，热转子弯曲尤其突出。此外，许多已知的涡轮风扇发动机在启动期间不能够自然地减缓热转子弯曲，原因在于现代商业涡轮风扇的设计倾向于具有较高的旁通比和较大的长度-直径比。更具体地，增加涡轮风扇发动机的长度-直径比便于将旋转组件的谐振频率减小到可能低于发动机的怠速。在存在热转子弯曲的情况下，这将在发动机启动期间产生振动响应。除了对发动机部件的物理损伤之外，这样的振动响应可能导致不期望的飞行器水平效应。一种减缓热转子弯曲的已知方法是以启动器马达来驱动涡轮风扇发动机，以便在燃料引入和后续前进到怠速之前减小转子弯曲的烈度。然而，在启动期间监测具有启动马达的涡轮风扇发动机可能是耗时的且麻烦的过程。另一个已知的减少热转子弯曲的方法是将冷却流体引入到一个压缩机排出端口中，以置换发动机内的热空气。然而，引入到压缩机排出端口中的冷却流体通常没有被引导到燃气涡轮发动机中能够便于减缓热转子弯曲的正确的位置。
技术实现思路
在一个方面中，气体压缩机包括：转子；多个压缩级，所述多个压缩级沿着所述转子从入口级延伸到出口级，所述入口级被构造成用以接纳较低压力的气体流，所述出口级被构造成用以排出较高压力的气体流；壳体，所述壳体至少部分地围绕所述多个级；以及导管，所述导管从所述壳体沿径向向内延伸到所述转子附近的区域。在另一个方面中，燃气涡轮发动机包括芯部发动机，所述芯部发动机包括多级压缩机，所述多级压缩机包括多个压缩级，所述多个压缩级沿着所述多级压缩机的转子从入口级延伸到出口级，所述入口级被构造成用以接纳较低压力的气体流，所述出口级被构造成用以排出较高压力的气体流。燃气涡轮发动机还包括：壳体，所述壳体至少部分地围绕所述多个级；以及导管，所述导管从所述壳体沿径向向内延伸到所述转子附近的区域。在又一个方面中，一种冷却封闭在壳体中的可旋转构件的方法，其中所述可旋转构件包括沿着旋转轴线对准的转子，所述方法包括：形成穿过所述壳体的孔口；将导管联接到所述壳体的径向内表面，所述导管与所述孔口对准并且延伸到所述转子附近；以及将配合件联接到所述壳体的外表面，所述配合件与所述孔口和所述导管对准。附图说明当参考附图阅读以下的详细说明时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将得到更好的理解，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：图1为飞行器的透视图。图2为图1所示的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。图3为根据本专利技术示例性实施例的图2所示的燃烧器模块以及HP压缩机和HP压缩机的一部分的侧正视图。除非另外指明，否则本文提供的附图用来示出本专利技术的实施例的特征。这些特征据信能够应用于各种各样的系统，包括本专利技术的一个或多个实施例。因此，附图并不用来包括本领域普通技术人员已知的用于实施本文公开的实施例所需的所有常规特征。具体实施方式在以下的说明书和权利要求中，将参考多个术语，这些术语应当被限定为具有以下的含义。单数形式“一”、“该”和“所述”包括指代复数，除非上下文另有清晰的表示。术语“可选的”或“可选地”指的是，接下来描述的事件或情形可能出现或者可能不出现，并且该描述包括所述事件或情形出现的例子以及不出现的例子。如本文说明书和权利要求中所用的大约化的语言可以用来修改任何数量上的表示，这允许能够进行改变，而不会导致相关的基本功能的变化。因此，由诸如“大约”、“大致”和“基本上”的术语修改的值并不限于所指定的精确值。至少在某些情况下，大约化的语言可以对应于测量该值的仪器的精度。在这里和整个说明书和权利要求，范围限制可以是组合的和/或互换的，这样的范围被认为包括其中所含有的所有的子范围，除非文本或语言另外表明。如在此所用的，“附近”指的是接近、相邻、邻接、靠近、贴近、邻近、在……上、与……接触等。“附近”指的是位置参照，在该位置处，一个部件能够影响与其接近的另一个部件。例如，在本专利技术中，当例如通过导管引导的流体能够通过喷射或任何冷却方法影响一部件时，该导管在该部件附近。本专利技术的实施例涉及用于减缓可旋转机器(例如但不限于燃气涡轮发动机)中热转子弯曲形成的系统和方法。更具体地，本文所述的系统和方法在停机之后从涡轮风扇发动机内排出残留的热，以减小其中的热不平衡，从而抑制热转子弯曲的形成。通过将冷却流体流引导到涡轮风扇发动机的预先确定为热转子弯曲形成的关注区域的区域，将残留的热从涡轮风扇发动机中排出，使得燃气涡轮发动机能够以更快且更有效的方式进行冷却。冷却流体流还降低了静止转子的顶部部分和静止转子的底部部分之间的温差。因此，本文所述的系统和方法提供了飞行后转子弯曲减缓过程，其至少部分地防止形成热转子弯曲。此外，虽然以涡轮风扇发动机的内容进行了描述，但是应当理解，本文所述的系统和方法也可以应用于齿轮涡轮风扇(GTF)发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷射发动机、以及需要减缓热转子弯曲的任何其它发动机或可旋转机器。图1为飞行器100的透视图。在示例性实施例中，飞行器100包括机身102，该机身包括鼻部104、尾部106以及在鼻部和尾部之间延伸的中空的长形本体108。飞行器100还包括翼部110，该翼部沿侧向方向112延伸离开机身102。翼部110包括在正常飞行期间沿着飞行器100的运动方向116的前方前边缘114以及处于翼部110的相对边缘上的后方后边缘118。飞行器100还包括至少一个发动机120，所述发动机被构造成用以驱动可旋转叶片构件122或风扇以产生推力。在各种实施例中，发动机120可以以涡轮螺旋桨或涡轮风扇构造实施为燃气涡轮发动机，并且还可以实施为具有开放推进器或风扇构造的电动马达。发动机120还可以被构造为燃气涡轮发动机/电动马达的混合体。发动机120例如在尾部106附近的推进构造中联接到翼部110和机身102中的至少一个。图2为根据本专利技术示例性实施例的燃气涡轮发动机120的横截面示意图。在示例性实施例中，燃气涡轮发动机120实施为高旁通涡轮风扇喷射发动机。如图2所示，涡轮风扇发动机120限定了轴向方向A(与供参考的纵向轴线202平行地延伸)和径向方向R。整体上，涡轮风扇120包括风扇组件204和设置在风扇组件204下游的芯部涡轮发动机206。在示例性实施例中，芯部涡轮发动机206包括大致管状的外部壳体208，该外部壳体限定了环形入口220。外部壳体208以串行流动关系包围：压缩机部段，其包括增压器或低压(LP)压缩机222本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体压缩机，其包括：转子；多个压缩级，所述多个压缩级沿着所述转子从入口级延伸到出口级，所述入口级被构造成用以接纳较低压力的气体流，所述出口级被构造成用以排出较高压力的气体流；壳体，所述壳体至少部分地围绕所述多个级；以及导管，所述导管从所述壳体沿径向向内延伸到所述转子附近的区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.17 US 15/156,7081.一种气体压缩机，其包括：转子；多个压缩级，所述多个压缩级沿着所述转子从入口级延伸到出口级，所述入口级被构造成用以接纳较低压力的气体流，所述出口级被构造成用以排出较高压力的气体流；壳体，所述壳体至少部分地围绕所述多个级；以及导管，所述导管从所述壳体沿径向向内延伸到所述转子附近的区域。2.根据权利要求1所述的气体压缩机，其中，所述壳体包括贯穿其延伸的孔口，所述导管围绕所述孔口联接到所述壳体。3.根据权利要求1所述的气体压缩机，其中，所述导管被构造成用以将冷却流体流从所述壳体引导到所述转子附近的区域。4.根据权利要求1所述的气体压缩机，其中，所述导管沿轴向定位在所述出口级的后方。5.根据权利要求1所述的气体压缩机，其中，所述导管沿轴向定位在所述入口级的前方。6.根据权利要求1所述的气体压缩机，其中，所述导管沿轴向定位在所述入口级和所述出口级之间。7.根据权利要求1所述的气体压缩机，其中，所述壳体包括配合件，所述配合件处于所述壳体的外部并且与所述孔口对准。8.一种燃气涡轮发动机，其包括：多级压缩机，所述多级压缩机包括转子和多个压缩级，所述多个压缩级沿着所述转子从入口级延伸到出口级，所述入口级被构造成用以接纳较低压力的气体流，所述出口级被构造成用以排出较高压力的气体流；涡轮转子，所述涡轮转子利用高压(HP)轴联接到所述多级压缩机；壳体，所述壳体至少部分地围绕所述多级压缩机和所述涡轮；以及导管，所述导管从所述壳体沿径向向内延伸到所述压缩机转子和所述涡轮转子中的至少一者附近的区域。9.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机，其中，所述壳体包括贯穿其延伸的孔口，所述导管联接到所述壳体以围绕所述孔口。10.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机，其中，所述导管被构造成用以将冷却流体流从所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·R·斯蒂恩，A·安萨里，A·P·格林伍德，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US