用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的系统技术方案

一种用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的系统包括转子盘和联接到转子盘的转子叶片。此外，该系统包括定位在转子叶片外侧的外涡轮部件，使得在转子叶片和外涡轮部件之间限定间隙。此外，该系统包括热交换器，该热交换器构造成接收从燃气涡轮发动机放出的冷却空气流并将热量从接收的冷却空气流传递到冷却剂流以产生冷却的冷却空气。此外，该系统包括构造成控制冷却剂流向热交换器的阀。在这方面，冷却的冷却空气被供应到转子盘或转子叶片中的至少一个以调节转子叶片和外涡轮部件之间的间隙。的间隙。的间隙。

【技术实现步骤摘要】
用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的系统


[0001]本公开大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地，涉及一种用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的系统。

技术介绍

[0002]燃气涡轮发动机通常包括压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段。在操作期间，压缩机区段逐渐增加进入发动机的空气压力并将该压缩空气供应到燃烧区段。压缩空气和燃料在燃烧区段内混合并在燃烧室内燃烧以产生高压高温燃烧气体。燃烧气体在离开发动机之前流过由涡轮区段限定的热气路径。在这方面，涡轮区段将来自燃烧气体的能量转化为旋转能量。具体地，涡轮区段包括多个转子叶片，其从流过其中的燃烧气体中提取动能和/或热能。提取的旋转能量又用于旋转一个或多个轴，从而驱动燃气涡轮发动机的压缩机区段和/或风扇组件。
[0003]通常，希望最小化转子叶片的外尖端与相邻的护罩或鼓之间的间隙，以最大化由转子叶片提取的能量的量。然而，转子叶片在发动机的热循环期间相对于护罩/鼓膨胀和收缩。因此，转子叶片和护罩/鼓之间的间隙通常随着发动机升温而减小。在这方面，当在发动机冷运行期间叶片尖端和护罩/鼓之间的间隙最小时，当发动机升温时叶片尖端可能接触护罩/鼓。相反，当叶片尖端和护罩/鼓之间的间隙被优化用于热运行时，这种间隙可能足够大以在发动机冷运行期间降低能量提取效率。
[0004]因此，用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的改进系统将在该技术中受到欢迎。

技术实现思路

[0005]本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本专利技术的实践获知。
[0006]在一个方面，本主题涉及一种用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的系统。燃气涡轮发动机限定轴向中心线和与轴向中心线正交延伸的径向方向。该系统包括转子盘和联接到转子盘的转子叶片。此外，该系统包括沿径向方向定位在转子叶片外侧的外涡轮部件，使得在转子叶片和外涡轮部件之间限定间隙。此外，该系统包括构造成接收从燃气涡轮发动机放出的冷却空气流并将热量从接收的冷却空气流传递到冷却剂流以产生冷却的冷却空气的热交换器。此外，该系统包括构造成控制冷却剂流向热交换器的阀。在这方面，冷却的冷却空气被供应到转子盘或转子叶片中的至少一个以调节转子叶片和外涡轮部件之间的间隙。
[0007]在另一方面，本主题涉及一种用于控制燃气涡轮发动机内的叶片尖端间隙的系统。燃气涡轮发动机限定轴向中心线和与轴向中心线正交延伸的径向方向。该系统包括构造成沿第一方向旋转的内转子和联接到内转子的内转子叶片。此外，该系统包括构造成沿与第一方向相反的第二方向旋转的外转鼓和联接到外转鼓的外转子叶片。此外，该系统包
括热交换器，该热交换器构造成接收从燃气涡轮发动机放出的冷却空气流并将热量从接收到的冷却空气流传递到冷却剂流以产生冷却的冷却空气。此外，该系统包括第一空气阀和第二空气阀，该第一空气阀被构造成将冷却的冷却空气的第一部分引导至该外转鼓以及引导冷却的冷却空气的第二部分以冷却该内转子；该第二空气阀被构造成将冷却空气的第一部分引导至该外转鼓以及引导冷却空气的第二部分以冷却该内转子。如此，冷却的冷却空气被供应到外转鼓或内转子中的至少一个以调节限定在内转子叶片和外转鼓之间的第一间隙以及外转子叶片和内转子之间的第二间隙。
[0008]参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本专利技术的这些和其他特征、方面和优点。包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图说明了本专利技术的实施例，并且与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
附图说明
[0009]在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本专利技术的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
[0010]图1是飞行器的燃气涡轮发动机的一个实施例的示意性横截面图；
[0011]图2是飞行器的燃气涡轮发动机的另一个实施例的示意性横截面图。
[0012]图3是用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的系统的一个实施例的示意图。
[0013]图4是图3所示的用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的系统的放大局部示意图，特别示出了燃气涡轮发动机的转子盘和转子叶片；
[0014]图5是燃气涡轮发动机的涡轮区段的一个实施例的横截面侧视图。
[0015]图6是用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的系统的另一个实施例的示意图；以及
[0016]图7是图6所示系统的另一示意图。
[0017]在本说明书和附图中重复使用的附图标记旨在表示本专利技术的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
[0018]现在将详细参考当前公开的主题的示例性实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例都是通过解释的方式提供的，不应被解释为限制本公开。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以对本公开进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，本公开旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变化。
[0019]如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
[0020]此外，术语“上游”和“下游”是指相对于流体通路中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体来流的方向，“下游”是指流体流向的方向。
[0021]此外，术语“低”、“高”或它们各自的比较级(例如，较低、较高，在适用的情况下)均指发动机内的相对参数量值(例如，速度、压力或温度)，除非另有规定。例如，“低压涡轮”在
通常低于“高压涡轮”的压力下运行。或者，除非另有说明，否则上述术语可按其最高级来理解。例如，“低压涡轮”可指涡轮区段内最低的最大压力涡轮，而“高压涡轮”可指涡轮区段内的最高最大压力涡轮。
[0022]一般而言，本主题涉及一种用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的系统。如下文将描述的，燃气涡轮发动机包括轴、联接到轴的转子盘和联接到转子盘(例如，通过燕尾连接)的转子叶片，使得转子叶片沿着发动机的径向从盘向外延伸。此外，燃气涡轮发动机包括沿径向定位在转子叶片外侧的外涡轮部件，例如护罩或反向旋转的外鼓。因此，在转子叶片的外尖端和外涡轮部件之间限定了间隙。
[0023]所公开的系统构造成将冷却的冷却空气供应到转子盘和/或转子叶片以调节转子叶片和外涡轮部件之间的间隙。具体地，该系统包括构造为接收从燃气涡轮发动机放出的冷却空气流的热交换器。例如，在一个实施例中，冷却空气从发动机的压缩机排气增压室排出。因此，热交换器被构造为将热量从接收的冷却空气流传递到冷却剂流(例如，超临界二氧化碳)以产生冷却的冷却空气。此外，该系统包括阀，该阀被构造为控制冷却剂到热交换器的流动以调节冷却的冷却空气的温度。冷却的冷却空气继而被引导至转子盘和/或转子叶片以调节转子叶片和外涡轮部件之间的间隙。例如，在一些实施例中，冷却的冷却空气通过至少部分地定位在轴和发动机的燃烧器之间的管道从热交换器流到转子盘和/或转子叶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的系统，所述燃气涡轮发动机限定轴向中心线和与所述轴向中心线正交延伸的径向方向，其特征在于，所述系统包括：转子盘；转子叶片，所述转子叶片联接到所述转子盘；外涡轮部件，所述外涡轮部件沿所述径向方向定位在所述转子叶片的外侧，从而在所述转子叶片和所述外涡轮部件之间限定间隙；热交换器，所述热交换器被构造成接收从所述燃气涡轮发动机放出的冷却空气流并将热量从接收到的冷却空气流传递到冷却剂流以产生冷却的冷却空气；和阀，所述阀被构造成控制所述冷却剂到所述热交换器的流动，其中所述冷却的冷却空气被供应到所述转子盘或所述转子叶片中的至少一个，以调节所述转子叶片和所述外涡轮部件之间的所述间隙。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：轴，所述轴联接到所述转子盘，使得所述转子盘和所述转子叶片的旋转使所述轴旋转；燃烧器，所述燃烧器沿所述径向方向定位在所述轴的外侧；和管道，所述管道沿所述径向方向至少部分地位于所述轴和所述燃烧器之间，使得所述冷却的冷却空气通过所述管道流到所述转子盘或所述转子叶片中的至少一个。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括：导流器，所述导流器被构造为将流过所述管道的所述冷却的冷却空气引导向所述转子盘。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，其中随着所述导流器从所述管道向所述转子盘延伸，所述导流器变窄。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：