在发动机停机期间旋转压缩机的加压气流制造技术

一种燃气涡轮发动机，其包括具有压缩机转子轴组件的压缩机区段，压缩机转子轴组件包括多个压缩机转子，多个压缩机转子经由转子轴的多个轴区段中的相应轴区段彼此纵向间隔开，多个压缩机转子中的每个压缩机转子具有多个转子轮叶，多个转子轮叶从压缩机转子径向向外延伸并且绕压缩机转子周向间隔开。定子护罩组件具有围绕压缩机转子轴组件的定子护罩壳体，压缩机流动通道被限定在压缩机转子轴组件和定子护罩壳体之间。加压空气源产生加压空气流以提供给压缩机区段，并且多个加压气流喷嘴与加压空气源连接并将加压空气流提供到压缩机流动通道中，以使压缩机转子轴组件旋转。以使压缩机转子轴组件旋转。以使压缩机转子轴组件旋转。

【技术实现步骤摘要】
在发动机停机期间旋转压缩机的加压气流


[0001]本公开涉及在发动机停机期间旋转压缩机的加压气流。更具体地，本公开提供了一种系统，该系统将加压气流注入到燃气涡轮发动机的压缩机区段中，以在发动机停机期间旋转和冷却压缩机转子从而减轻弯曲转子状况。

技术介绍

[0002]通常，当涡轮发动机停机时，由于核心发动机内的高温，热量在发动机核心中分层。在压缩机中，更具体地，在高压压缩机中，由于压缩机区段内的热量上升，压缩机转子的顶部趋于变得比压缩机转子的底部更热，这导致压缩机转子的顶部和压缩机转子的底部之间的不对称热膨胀。这会导致弯曲转子状况，其中当转子的上部分旋转到周围发动机壳体的下部分时，转子的上部分可能会接触壳体的下部分，壳体的下部分没有像发动机壳体的上部分那样多地径向膨胀。在接下来的发动机以弯曲转子状况启动期间，在压缩机转子的旋转期间与发动机壳体反复接触或摩擦可能会导致发动机损坏。
附图说明
[0003]本公开的特征和优点将从以下对各种示例性实施例的描述中显而易见，如附图中所示，其中相似的附图标记通常表示相同、功能类似和/或结构类似的元件。
[0004]图1是根据本公开的方面的示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机的示意局部横截面侧视图。
[0005]图2是根据本公开的方面的在图1的详细视图100处截取的核心发动机的前部的局部横截面侧视图。
[0006]图3是根据本公开的方面的在图1的平面3
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3处截取的压缩机转子的示意后视视图。
[0007]图4是根据本公开的方面的在图2的详细视图125处截取的压缩机区段的一部分的放大图。
[0008]图5是描绘根据本公开的方面的来自加压气流喷嘴的加压气流的示例的示意侧视图。
[0009]图6是描绘根据本公开的另一方面的来自加压气流喷嘴的加压气流的示例的示意侧视图。
[0010]图7是根据本公开的方面的在图6的平面7
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7处截取的局部横截面后视视图。
[0011]图8是描绘根据本公开的方面的包括定子轮叶气流通道的定子轮叶的示例的示意图。
[0012]图9是根据本公开的方面的在图8的平面9
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9处截取的可变定子轮叶和压缩机转子轮叶的示意图，其中移除了定子护罩壳体。
[0013]图10是根据本公开的当前方面的在图2的平面10
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10处截取的压缩机转子轴组件的转子区段的示意局部横截面视图。
[0014]图11是根据本公开的方面的操作燃气涡轮发动机的方法的处理步骤的流程图。
具体实施方式
[0015]本公开的特征、优点和实施例通过对以下详细描述、附图和权利要求的考虑来阐述或显而易见。此外，应当理解，以下详细描述是示例性的并且旨在提供进一步的解释，而不限制所要求保护的本公开的范围。
[0016]下面详细讨论各种实施例。尽管讨论了特定实施例，但这仅是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以使用其他部件和构造。
[0017]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。
[0018]术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。
[0019]通常，当涡轮发动机停机时，由于核心发动机内的高温，热量在发动机核心中分层。在压缩机中，更具体地，在高压压缩机中，由于压缩机区段内的热量升高，压缩机转子的顶部趋于变得比压缩机转子的底部更热。分层通常会导致压缩机转子的顶部和压缩机转子的底部之间的温差高达500℃，这导致压缩机转子的顶部和压缩机转子的底部之间的热膨胀不对称。在这种情况下，压缩机转子的顶部比压缩机转子的底部径向热膨胀的量更大，导致所谓的弯曲转子状况。弯曲转子状况可能会在发动机停机后十分钟内发生，并且可能持续长达八小时。热膨胀可能足够大，以至于当转子的上部分旋转到周围发动机壳体的下部分时，转子的上部分可能会接触壳体的下部分，壳体的下部分没有像发动机壳体的上部分那样多地径向膨胀。在接下来的发动机以弯曲转子状况启动时，在压缩机转子的旋转期间与发动机壳体反复接触或摩擦可能会导致发动机损坏。
[0020]本公开通过提供空气辅助弯曲转子减轻系统来解决上述问题，该系统在发动机停机期间将加压空气流注入到压缩机区段中以减轻弯曲转子状况。更具体地，在发动机停机阶段期间，发动机内部或发动机外部的加压空气源通过与多个加压气流喷嘴连接的管道系统提供加压空气流。多个加压气流喷嘴可以延伸通过压缩机定子护罩，或者可以结合到定子轮叶中，并且将加压空气流引导到压缩机转子轴组件的转子轮叶上，从而使压缩机转子轴组件旋转。在另一方面，加压空气的反向排放流可被提供到压缩机转子轴内的腔以对腔加压。压缩机转子轴包括通过其中的多个加压气流喷嘴，多个加压气流喷嘴将切向加压空气流提供到压缩机流动通道中，从而产生扭矩并使压缩机转子轴组件旋转。在停机阶段期间压缩机转子轴组件的旋转提供压缩机转子的更均匀冷却，从而降低弯曲转子状况的可能性。
[0021]现在参考附图，图1是可以结合本公开的各种实施例的示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机10(本文称为“发动机10”)的示意局部横截面侧视图。尽管下文参考涡轮风扇发动机进一步描述，但本公开也适用于一般的涡轮机械，包括涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴燃气涡轮发动机，包括船用和工业涡轮发动机和辅助动力单元。如图1所示，发动机10具有纵向中心线轴线12，纵向中心线轴线12延伸通过其中从发动机10的上游端98到发动机10的下游端99，以供参考。通常，发动机10可以包括风扇组件14和设置在风扇组件14
下游的核心发动机16。
[0022]核心发动机16通常可以包括核心发动机外壳18，其限定环形入口20。核心发动机外壳18以串行流动关系包围：压缩机区段(22/24)，其具有增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧器26；涡轮区段(28/30)，其包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30；以及喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)转子轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)转子轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。LP转子轴36也可以连接到风扇组件14的风扇轴38。在特定实施例中，如图1所示，LP转子轴36可以通过减速齿轮40例如以间接驱动构造或齿轮驱动构造连接到风扇轴38。在其他实施例中，尽管未示出，但发动机10还可以包括中压(IP)压缩机和可与中压轴一起旋转的涡轮。
[0023]如图1所示，风扇组件14包括多个风扇叶片42，多个风扇叶片42联接到风扇轴38并从风扇轴38径向向外延伸。环形风扇壳体或机舱44周向围绕风扇组件14和/或核心发动机16的至少一部分。在一个实施例中，机舱44可以通过多个周向间隔开的出口导向轮叶或支柱46相对于核心发动机16被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气涡轮发动机，其特征在于，包括：压缩机区段，所述压缩机区段包括：(a)压缩机转子轴组件，所述压缩机转子轴组件包括多个压缩机转子，所述多个压缩机转子经由转子轴的多个轴区段中的相应轴区段彼此纵向间隔开，所述多个压缩机转子中的每个压缩机转子具有多个转子轮叶，所述多个转子轮叶从所述压缩机转子径向向外延伸并绕所述压缩机转子周向间隔开；以及(b)定子护罩组件，所述定子护罩组件包括围绕所述压缩机转子轴组件的定子护罩壳体，压缩机流动通道限定在所述压缩机转子轴组件和所述定子护罩壳体之间；加压空气源，所述加压空气源产生要提供给所述压缩机区段的加压空气流；以及多个加压气流喷嘴，所述多个加压气流喷嘴与所述加压空气源连接并且将所述加压空气流提供到所述压缩机流动通道中，以使所述压缩机转子轴组件旋转。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述燃气涡轮发动机安装在飞行器中，并且所述加压空气源是安装在所述飞行器中的辅助动力单元、安装在所述飞行器中的空气泵以及在所述燃气涡轮发动机的停机阶段期间在所述飞行器外部并连接到所述飞行器的空气源中的任一个。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述压缩机转子轴组件在其中限定与所述加压空气源流体连通的加压腔，并且所述多个加压气流喷嘴布置成通过所述压缩机转子轴组件的至少一个转子轴区段，所述多个加压气流喷嘴周向间隔开，并且布置成相对于绕所述压缩机转子轴组件的周向方向将切向空气流从其提供到所述压缩机流动通道中，以使所述压缩机转子轴组件旋转。4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述定子护罩组件包括多个加压定子轮叶，每个所述加压定子轮叶包括：(i)所述加压定子轮叶内的定子轮叶气流通道，所述定子轮叶气流通道与所述加压空气源流体连通；以及(ii)所述多个加压气流喷嘴中的至少一个加压气流喷嘴，所述至少一个加压气流喷嘴布置成将所述加压空气流引导到所述多个压缩机转子中...

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