【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于涡轮机涡轮的通风的领域，特别是双轴涡轮机(例如飞机涡轮喷气发动机)的高压涡轮的通风的领域。更确切地，本专利技术涉及涡轮机的涡轮(特别是高压涡轮)的转子盘的冷却空气喷射壳体。
技术介绍
1、双轴涡轮机特别包括高压涡轮，高压涡轮位于燃烧室的出口处以从燃烧气体流中回收能量，并且因此旋转地驱动高压压缩机，高压压缩机被布置在所述燃烧室的上游并向该室供应加压空气(参见附图1)。
2、在说明书和权利要求书的其余部分中，术语“上游”和“下游”是相对于高压涡轮内部的以及根据本专利技术的冷却空气喷射壳体内部的空气的流动方向来考虑的。
3、典型地，并且如在示出现有技术的附图1中可以看到的，高压涡轮a包括转子盘b，转子盘被布置在燃烧室c的出口处，并且在转子盘上安装有涡轮叶片d，涡轮叶片被由该燃烧室排出的气体流旋转地驱动。
4、由于燃烧气体所达到的高温，转子盘b和转子盘承载的涡轮叶片d暴露于显著的热应力，这可能导致膨胀。为了限制这些热应力对涡轮叶片的寿命的负面影响，这些叶片配备有包括管道的内冷却回路，从燃烧室的底部获取的通风空气穿过管道。
5、该通风空气通常由围绕涡轮机的纵向轴线周向分布的通风空气喷射器e带入到环形空腔中。喷射器e在燃烧室下方延伸并且连接到环形绕行空间f，该环形空间使得能够将来自压缩机的底部的通风空气输送到涡轮机的涡轮。
6、离开喷射器e的通风空气穿过形成在密封凸缘h中的孔口g进入到位于转子盘b上游的环形空腔f中，密封凸缘布置在转子盘的上游。空腔f与形成在涡轮叶片内
7、读者可参考描述了这种高压涡轮架构的示例的公布文本fr2,841,591和fr 2,937,371。
8、两个空气动力学参数大致设定了喷射器的形状：
9、获取的空气流量，获取的空气流量由在喷射器的颈部处的截面校准，以及
10、空气在喷射器的出口处的切向速度(或更一般地，阻力系数k)，空气在喷射器的出口处的切向速度与相对总体温度(即转子经受的总的整体温度)相关。
11、因此，相对总体温度tr，t，1如下地表示：
12、
13、其中，
14、其中
15、tt，1表示绝对总体温度，单位为开尔文k，
16、ω转子表示转子转速，单位为rad/s，
17、r表示相对于发动机中心线的半径，单位为m，
18、cp表示在恒定压力下的比热容(j/kg/k)，
19、vθ，空气表示在所讨论的空气半径r处的切向空气速度，单位为m/s，
20、vθ，转子＝ω转子*r表示转子在所考虑的半径r处的切向速度，单位为m/s。
21、切向空气速度与阻力系数k的比越大，相对总体温度tr，t，1下降越多。
22、通常，喷射器是轴向的(即空气在喷射器中大致平行于涡轮机的旋转轴线流通)并且由以固定角度倾斜的独立孔的环或一排静止翼部构成，并且因而具有相当大的总质量。
23、该架构具有从转子获取的功率低并且不会过度促进涡轮中的温度升高的优点。
24、尽管如此，该架构需要改进以更好地控制在喷射器附近的密封并保证空气流量的良好控制，以及通风的良好分布。
25、从文献fr 3 101 670和us2020/0240279已经获知配备有空气喷射通道的冷却空气喷射壳体，但是这些空气喷射通道不在轴向平面中延伸，反而是在与壳体的纵向轴线垂直的平面中延伸。从文献wo 2019/180365还获知了一种轴承支架，该轴承支架包括肘状管道，但该肘状管道不具有如本专利技术中的任何波纹部，并且仅用于向轴承供应油。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是改进以下方面：
2、·改进空气穿过喷射器的流通，以在不造成任何负载损失的情况下使在喷射器的颈部处的空气的速度最大化，同时减少空气分层的风险，从而无论涡轮的运行点如何装置都具有更好的鲁棒性，
3、·由于喷射器的出口被布置在比喷射器的入口的半径更小的半径处的事实，降低穿过靠近喷射器布置的密封装置的泄漏流量，
4、·与常规空气喷射壳体相比使空气喷射壳体的质量显著降低(至少降低50％)。
5、为此目的，本专利技术涉及一种涡轮机的涡轮的带叶片转子盘的冷却空气喷射壳体，该涡轮特别是高压涡轮，壳体围绕纵向轴线延伸并且被形成空气喷射器的至少一个通道穿过，通道包括入口嘴和出口嘴，
6、根据本专利技术，通道包括主区段和次级区段，主区段在轴向平面中从入口嘴延伸到肘状部，次级区段从该肘状部延伸到出口嘴，次级区段在肘状部的截面与出口嘴的出口截面之间具有次级区段的沿着切向分量的定向的逐渐变化，通道的截面在入口嘴的入口截面与颈部的截面之间减小，并且通道在通道的主区段中具有至少一个波纹部，使得出口嘴被定位成比入口嘴更靠近纵向轴线。
7、由于本专利技术的这些特征，特别是由于截面在入口嘴与颈部之间的减小、由于次级区段的沿着切向分量的定向以及由于出口嘴位于比入口嘴更低的径向水平处的事实的组合，在冷却的改善中获得了协同作用。具体地，截面的减小和切向定向增大了喷射的空气的切向速度分量，并且出口嘴更靠近纵向轴线的事实使得能够在高压涡轮的切向速度较低的地方喷射空气。
8、此外，波纹部使得能够限制通道中的负载损失并避免空气在通道内的减速。
9、根据本专利技术的单独采用的或组合采用的其它有利的且非限制性的特征：
10、-通道的所述至少一个波纹部相对于空气在通道中的流通方向从上游到下游包括第一弯曲部分和随后的第二弯曲部分，第一弯曲部分的凹部朝向纵向轴线定向，第二弯曲部分的凸部朝向纵向轴线定向；
11、-通道的出口嘴具有出口截面，出口截面切向地并且在垂直于纵向轴线的平面中延伸；
12、-肘状部被定向成使得离开出口嘴的空气流沿着与旨在被冷却的转子盘的旋转方向相同的方向切向地流通；
13、-入口嘴的入口截面与颈部的截面的比大于或等于2，优选地介于2至10之间；
14、-通道的截面在入口嘴与颈部之间的变化严格地单调递减；
15、-该壳体包括：环形外壁，环形外壁从上游向下游扩口；径向内壁，径向内壁从所述外壁向下游延伸并且支撑了径向内密封装置；径向外壁，径向外壁从所述外壁延伸；以及端部壁，端部壁接合了径向内壁和径向外壁的相应的下游端部，该端部壁在垂直于纵向轴线的平面中延伸，扩口环形外壁、径向内壁、径向外壁以及端部壁一起界定了环形内空腔，通道至少部分地设置在该内空腔中，并且通道的出口嘴形成在端部壁中；
16、-入口嘴形成在扩口环形外壁中并且为矩形形状；
17、-通道的入口嘴包括具有圆形截面的管部，管部从所述扩口环形外壁轴向地并且向上游突出；
18、-壳体包括环形壁，环形壁从所述径向外壁向下游轴向地延伸并且支撑了径向外密封装置；
19、-所述端部壁包括至少本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种涡轮机的涡轮的带叶片转子盘的冷却空气喷射壳体(2)，所述涡轮特别是高压涡轮，
2.根据权利要求1所述的壳体(2)，其特征在于，所述通道(20)的所述至少一个波纹部(205)相对于空气在所述通道(20)中的流通方向从上游到下游包括第一弯曲部分(205a)和随后的第二弯曲部分(205b)，所述第一弯曲部分的凹部朝向所述纵向轴线(X-X’)定向，所述第二弯曲部分的凸部朝向所述纵向轴线(X-X’)定向。
3.根据权利要求1或2所述的壳体(2)，其特征在于，所述通道(20)的出口嘴(202)具有出口截面(Φ202)，所述出口截面切向地并且在垂直于所述纵向轴线(X-X’)的平面(P1)中延伸。
4.根据权利要求3所述的壳体(2)，其特征在于，所述肘状部(206)被定向成使得离开所述出口嘴(202)的空气流沿着与旨在被冷却的转子盘的旋转方向相同的方向切向地流通。
5.根据前述权利要求中任一项所述的壳体(2)，其特征在于，所述入口嘴(201)的入口截面(Φ201)与所述颈部(204)的截面(Φ204)的比大于或等于2，优选地介于2至10之间
6.根据前述权利要求中任一项所述的壳体(2)，其特征在于，所述通道(20)的截面在所述入口嘴(201)与所述颈部(204)之间的变化严格地单调递减。
7.根据前述权利要求中任一项所述的壳体(2)，其特征在于，所述壳体包括：
8.根据权利要求7所述的壳体(2)，其特征在于，所述入口嘴(201)形成在所述扩口环形外壁(31)中并且为矩形形状。
9.根据权利要求7所述的壳体(2)，其特征在于，所述通道(20)的入口嘴(201)包括具有圆形截面的管部(201a)，所述管部从所述扩口环形外壁(31)轴向地并且向上游突出。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的壳体(2)，其特征在于，所述壳体包括环形壁(36)，所述环形壁从所述径向外壁(33)向下游轴向地延伸并且支撑了径向外密封装置(5)。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的壳体(2)，其特征在于，所述端部壁(34)包括至少一个除尘孔(340)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的壳体(2)，其特征在于，所述出口嘴(202)为矩形形状。
13.一种涡轮机(1)的高压涡轮(14)，所述高压涡轮包括配备有毂部(141)的至少一个带叶片转子盘(140)，其特征在于，所述高压涡轮包括根据前述权利要求中任一项所述的冷却空气喷射壳体(2)，并且所述壳体(2)被设置在所述转子盘(140)的上游，使得这些出口嘴(202)面对所述毂部(141)定位。
14.一种涡轮机(1)，其特征在于，所述涡轮机包括根据权利要求1至12中任一项所述的冷却空气喷射壳体(2)。
15.一种用于制造根据权利要求1至12中任一项所述的冷却空气喷射壳体(2)的方法，其中，所述冷却空气喷射壳体(2)由增材制造制成。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种涡轮机的涡轮的带叶片转子盘的冷却空气喷射壳体(2)，所述涡轮特别是高压涡轮，
2.根据权利要求1所述的壳体(2)，其特征在于，所述通道(20)的所述至少一个波纹部(205)相对于空气在所述通道(20)中的流通方向从上游到下游包括第一弯曲部分(205a)和随后的第二弯曲部分(205b)，所述第一弯曲部分的凹部朝向所述纵向轴线(x-x’)定向，所述第二弯曲部分的凸部朝向所述纵向轴线(x-x’)定向。
3.根据权利要求1或2所述的壳体(2)，其特征在于，所述通道(20)的出口嘴(202)具有出口截面(φ202)，所述出口截面切向地并且在垂直于所述纵向轴线(x-x’)的平面(p1)中延伸。
4.根据权利要求3所述的壳体(2)，其特征在于，所述肘状部(206)被定向成使得离开所述出口嘴(202)的空气流沿着与旨在被冷却的转子盘的旋转方向相同的方向切向地流通。
5.根据前述权利要求中任一项所述的壳体(2)，其特征在于，所述入口嘴(201)的入口截面(φ201)与所述颈部(204)的截面(φ204)的比大于或等于2，优选地介于2至10之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的壳体(2)，其特征在于，所述通道(20)的截面在所述入口嘴(201)与所述颈部(204)之间的变化严格地单调递减。
7.根据前述权利要求中任一项所述的壳体(2)，其特征在于，所述壳体包括：
8.根据权利要求7所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杰罗姆·克劳德·乔治·莱蒙尼尔，弗兰克·戴维·博伊斯诺特，安托万·布鲁诺·范诺尔特，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：
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