回收循环飞行器涡轮机制造技术

飞行器涡轮机(10)，包括：离心式压缩机(14)；燃烧室(24)，燃烧室由压缩机经由扩散器(34)和整流器(36)供应；和热交换器(38)，交换器包括：第一回路(38a)，第一回路被供应有来自涡轮机的废气；和第二回路(38b)，第二回路通过蜗壳(40a，40b)一方面连接到扩散器(34)的出口(34b)，另一方面连接到整流器(36)的入口(36a)，蜗壳(40a，40b)具有相反的缠绕方向，使得蜗壳的连接到交换器(38)的连接端口彼此独立并且大致在直径上相对，从而使得每个导管的最小横截面(S2)位于另一个导管的较大横截面处。处。处。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】回收循环飞行器涡轮机


[0001]本专利技术涉及一种配备有用于实施回收循环的蜗壳组件的飞行器涡轮机。

技术介绍

[0002]飞行器涡轮机包括气体发生器，该气体发生器在气体的流动方向上从上游到下游包括至少一个压缩机、环形燃烧室和至少一个涡轮。压缩机被供给空气并对空气进行压缩。压缩空气与燃料混合并在燃烧室中燃烧，燃烧室为涡轮供给燃烧气体。这些燃烧气体在涡轮中膨胀并使涡轮的转子旋转，进而通过公共轴驱动压缩机的转子。
[0003]涡轮机可以配备有一个或多个线轴，每个线轴包括通过轴连接到涡轮转子的压缩机转子。
[0004]也存在如下涡轮机，其中自由涡轮机安装在涡轮机的一个或多个线轴的下游。只要涡轮的转子没有通过轴连接到压缩机转子，涡轮就是自由的。
[0005]因此可以理解，涡轮机可以包括多个连续的压缩机(例如，低压压缩机，之后是高压压缩机)，以及多个连续的涡轮(例如，高压涡轮，之后是自由涡轮或低压涡轮)。
[0006]在本申请中，常规循环涡轮机被限定为这样一种涡轮机，其中离开一个或多个压缩机的压缩空气直接供应燃烧室。
[0007]另一方面，回收循环涡轮机是这样一种涡轮机，其中流出一个或多个涡轮的燃烧气体用于加热离开一个或多个压缩机的压缩空气并旨在供应燃烧室。该技术使得能够提高涡轮机的性能，因为达到涡轮机的操作温度所需的燃料量比常规循环涡轮机范围内所需的燃料量少。
[0008]图1示出了回收循环涡轮机的非常示意图。
[0009]涡轮机1从上游到下游包括压缩机2、环形燃烧室3、涡轮4和自由涡轮5。压缩机3和涡轮4的转子通过轴6连接在一起并形成单个线轴。
[0010]涡轮机1包括热交换器7，热交换器的第一回路被供应有从自由涡轮5的出口收集的燃烧气体。交换器7包括第二回路，该第二回路被供应有离开压缩机2的压缩空气，并将加热的压缩空气供应到燃烧室3。
[0011]当压缩机2为离心型时，该技术的集成可能是复杂的。离心式压缩机是一种具有平行于涡轮机的纵向轴线的入口和相对于该轴线径向定向的出口的压缩机。
[0012]这种类型的压缩机与压缩空气流的扩散和整流的系统相关联。该系统包括扩散器
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整流器组件，因此包括环形扩散器和环形整流器，环形扩散器大致径向定向并与离心式压缩机的出口对准，环形整流器大致轴向定向以将压缩空气的流引导至燃烧室。
[0013]过去已经提出了该技术的集成解决方案，该集成解决方案包括使用两个蜗壳的组件。
[0014]蜗壳是围绕轴线螺旋缠绕的导管，该导管的流体通道横截面是演变的。在本申请的范围内，蜗壳包括环形导管，该环形导管围绕涡轮机的纵向轴线缠绕，并且连接到第一端口和第二端口，第一端口位于导管的外周处并沿切向方向定向，第二端口位于导管的内周
处并沿径向定向。
[0015]第一蜗壳的第二端口连接到扩散器的出口，第一蜗壳的第一端口供应交换器的第二回路的入口。该第二回路的出口连接到第二蜗壳的第一端口，第二蜗壳的第二端口连接到整流器的入口。
[0016]过去提出的解决方案首先使蜗壳从它们的成对的第一端口到导管的最小横截面的圆周端部互锁。此外，该解决方案使蜗壳尽可能靠近离心式压缩机和燃烧室移动。
[0017]然而，这种解决方案有许多缺点。
[0018]首先，尽管从总体尺寸的角度来看，将蜗壳彼此连接或者甚至将蜗壳彼此相邻地布置是有利的，但是当蜗壳彼此嵌套时，特别是从能量和性能的角度来看，这是非常不利的。事实上，蜗壳彼此嵌套得越多，在两个蜗壳的导管中流通的流之间的热交换的风险就越大。由交换器加热并流通经过第二蜗壳的压缩空气然后被更冷的压缩空气冷却，该更冷的压缩空气旨在供应该交换器并流通经过第一蜗壳。由于第一蜗壳的最热圆周端部位于第二蜗壳的最冷圆周端部处，所以第一端口的配对突出了这种现象。
[0019]另一方面，所提出的解决方案涉及对涡轮机的重大修改，因此成本相对较高。例如，需要对燃烧室进行彻底的重新设计。整流器的情况也是如此，必须重新配置整流器以精确控制供应燃烧室的气流的速度(特别是马赫数)和回转。
[0020]现有技术还包括文献EP
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A2
‑
2799666、US
‑
A1
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2005/235627和CH
‑
A
‑
248924。
[0021]本专利技术提出了一种解决上述问题的方案，用于将蜗壳组件集成到涡轮机中，而不用对涡轮机进行重大改变，从而使得能够将常规循环涡轮机转变为回收循环涡轮机。

技术实现思路

[0022]根据第一方面，本专利技术涉及一种飞行器涡轮机，该飞行器涡轮机包括：
[0023]‑
围绕轴线A延伸的离心式压缩机，
[0024]‑
围绕轴线A延伸的环形燃烧室，
[0025]‑
用于使离开离心式压缩机的气流扩散和整流以供应燃烧室的系统，该系统包括：
[0026]‑
环形扩散器，环形扩散器大致径向地定向并且包括由离心式压缩机供应的入口，和
[0027]‑
环形整流器，环形整流器包括用于供应燃烧室的出口，以及
[0028]‑
热交换器，该热交换器包括：
[0029]‑
第一回路，第一回路被供应有来自涡轮机的废气，和
[0030]‑
第二回路，第二回路包括入口和出口，第二回路的入口通过第一蜗壳连接到扩散器的出口，第二回路的出口通过第二蜗壳连接到整流器的入口，第一蜗壳和第二蜗壳连接在一起并且各自包括环形导管，环形导管围绕轴线A缠绕并连接到第一端口和第二端口，第一端口位于导管的外周并沿切向方向定向，第二端口位于导管的内周并沿径向方向定向，蜗壳中的每个的导管具有演变的通道横截面，该通道横截面在第一端口处最大，在导管的与第一端口相对的圆周端部处最小，
[0031]其特征在于，蜗壳具有相反的缠绕方向，使得蜗壳的第一端口由彼此间隔开的导管部分形成，并且每个导管的最小横截面位于另一个导管的较大横截面处。
[0032]蜗壳因此被构造和布置成优化蜗壳的总体尺寸，同时限制在蜗壳的导管中流通的
流体之间的热交换。第一蜗壳的第一端口使得比在第二蜗壳的第一端口中流通的流体更冷的流流通，并且由于设置在这些第一端口之间的距离，不会有冷却最后流体的风险。蜗壳还被有利地设计成便于蜗壳集成到涡轮机中，同时限制对涡轮机的影响，即，通过限制对涡轮机的结构修改来限制对涡轮机的影响。
[0033]有利地，涡轮机是涡轮轴发动机，涡轮轴发动机用于例如驱动直升机的旋转翼。
[0034]根据本专利技术的涡轮机可以包括以下步骤或特征中的一个或多个，这些步骤或特征彼此独立地或彼此结合地考虑：
[0035]‑
蜗壳中的每个具有以至少220
°
的角度延伸的圆形或卵形的通道横截面，
[0036]‑‑
第一蜗壳的通道横截面不嵌套在另一蜗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.飞行器涡轮机(10)，所述飞行器涡轮机包括：
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围绕轴线A延伸的离心式压缩机(14)，
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围绕所述轴线A延伸的环形燃烧室(24)，
‑
用于使离开所述离心式压缩机的气流扩散和整流以供应所述燃烧室的系统(32)，所述系统包括：
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环形扩散器(34)，所述环形扩散器大致径向地定向并且包括由所述离心式压缩机供应的入口(34a)，和
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环形整流器(36)，所述环形整流器包括用于供应所述燃烧室的出口(36b)，以及
‑
热交换器(38)，所述热交换器包括：
‑
第一回路(38a)，所述第一回路被供应有来自所述涡轮机的废气，和
‑
第二回路(38b)，所述第二回路包括入口(38ba)和出口(38bb)，所述第二回路的入口通过第一蜗壳(40a)连接到所述扩散器(34)的出口(34b)，所述第二回路的出口通过第二蜗壳(40b)连接到所述整流器(36)的入口(36a)，所述第一蜗壳和所述第二蜗壳连接在一起并且各自包括环形导管，所述环形导管围绕所述轴线A缠绕并连接到第一端口(42)和第二端口(44)，所述第一端口位于所述导管的外周并沿切向方向定向，所述第二端口位于所述导管的内周并沿径向方向定向，所述蜗壳中的每个的导管具有演变的通道横截面，所述通道横截面在所述第一端口处最大(S1)，在所述导管的与所述第一端口相对的圆周端部处最小(S2)，其特征在于，所述蜗壳(40a，40b)具有相反的缠绕方向，使得所述蜗壳的第一端口(42)由彼此间隔开的导管部分形成，并且每个导管的最小横截面(S2)位于另一个导管的较大横截面处。2.根据权利要求1所述的涡轮机(10)，其中，所述蜗壳(40a，40b)中的每个具有以至少220
°
的角度(β)延伸的圆形或卵形的通道横截面。3.根据权利要求1或2所述的涡轮机(10)，其中，每个蜗壳(40a，40b)的第二端口(44)包括两个环形壁(60，62)，所述两个环形壁围绕所述轴线A延伸并在所述两个环形壁之间限定出空气通道。4.根据权利要求3所述的涡轮机(10)，其中，所述第二端口(44)的两个壁(60，62)大致平行并从所述蜗壳的环形外层突出，所述外层围绕所述轴线A延伸并在轴向横截面上具有圆形或卵形形状以形成所述导管。5.根据权利要求4所述的涡轮机(10)，其中，所述第一蜗壳(40a)的第二端口(44)的壁(62)中的一个与所述第二蜗壳(40b)的第二端口(44)的壁(62)中的一个重合。6.根据权利要求4或5所述的涡轮机(10)，其中，所述第一蜗壳(40a)的第二端口(44)的壁(60，62)具有与所述外层相对的自由端部，该自由端部限定出用于连接到所述扩散器(34)的出...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯纳德，
申请(专利权)人：赛峰直升机发动机公司，
类型：发明
国别省市：