用于燃?xì)廨啓C組件的排氣段的噴吹和冷卻空氣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C，更準(zhǔn)確地說，涉及對位于燃?xì)廨啓C渦輪段的燃?xì)廨啓C排氣組件的部件進(jìn)行冷卻。
【背景技術(shù)】
[0002]在渦輪機(例如燃?xì)廨啓C)中，空氣在壓縮機中增壓，然后在燃燒室中與燃料混合并燃燒，以產(chǎn)生高溫燃燒氣體。高溫燃燒氣體在包含渦輪組件的渦輪段內(nèi)膨脹，能量從渦輪段提取，以驅(qū)動壓縮機并產(chǎn)生有用功，例如驅(qū)動發(fā)電機來發(fā)電。高溫燃燒氣體穿過一系列渦輪級。渦輪級可包括一排固定導(dǎo)葉，后面是一排旋轉(zhuǎn)渦輪輪葉，渦輪輪葉從高溫燃燒氣體提取驅(qū)動壓縮機的能量，并且可提供輸出功率。燃燒氣體通過位于渦輪組件的渦輪排氣殼內(nèi)的氣道排出。
[0003]渦輪組件中的部件需要熱防護(hù)，以保持和延長部件壽命，例如，可利用設(shè)計到部件中和部件周圍的冷卻系統(tǒng)和/或利用能耐受更高溫度的貴重合金來實現(xiàn)此目的。典型情況下，冷卻系統(tǒng)從壓縮機抽取冷卻空氣(即，排氣)，這可能降低渦輪發(fā)動機機的總效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種渦輪發(fā)動機中的渦輪組件，該渦輪組件具有外殼、內(nèi)殼、限定在外流道壁和內(nèi)流道壁之間的環(huán)形排氣道、以及從氣道徑向地向外和徑向地向內(nèi)布置的渦輪排氣殼腔。所述渦輪組件還包括把內(nèi)殼支持到外殼上的多根結(jié)構(gòu)撐桿。在外流道壁和內(nèi)流道壁之間的延伸區(qū)域中，每根撐桿周圍布置有整流罩。第一噴吹氣道徑向地向內(nèi)穿過至少一根結(jié)構(gòu)撐桿，用于向內(nèi)殼導(dǎo)引噴吹冷卻空氣，以向從內(nèi)殼徑向地向內(nèi)布置的至少一個部件供應(yīng)噴吹冷卻空氣。第二噴吹氣道徑向地向外穿過所述至少一根結(jié)構(gòu)撐桿，用于進(jìn)一步從至少一個部件沿徑向向外導(dǎo)引噴吹冷卻空氣，以向從外流道壁徑向地向外布置的排氣殼腔的外側(cè)位置提供噴吹空氣流。
[0005]第一噴吹氣道可由穿過撐桿中部的管狀通道形成。
[0006]第二噴吹氣道可由在撐桿的徑向外端與內(nèi)端之間沿徑向延伸的開口腔形成，管狀通道可穿過開口腔。
[0007]開口腔在平行于所述排氣道的軸向上可以是細(xì)長的，撐桿孔口可布置為從開口腔穿過撐桿的軸向延伸側(cè)面延伸至撐桿的外部區(qū)域，并與所述排氣道隔離。
[0008]撐桿孔口可位于撐桿的徑向外端附近，可在撐桿的外表面周圍布置撐桿護(hù)罩，并且撐桿護(hù)罩和撐桿的外表面可限定其間的縫隙，用于沿?fù)螚U的外表面從撐桿孔口徑向地向內(nèi)導(dǎo)引噴吹空氣流。
[0009]所述渦輪組件還可包括位于撐桿護(hù)罩的徑向內(nèi)端處的出口，該出口用于從第二噴吹氣道向從內(nèi)流道壁徑向地向內(nèi)布置的排氣殼腔的內(nèi)側(cè)位置提供受控噴吹空氣流。出口可在與內(nèi)殼相鄰的撐桿內(nèi)從開口腔沿軸向朝下游延伸。
[0010]所述渦輪組件還可包括穿過第一噴吹氣道的油管，所述油管徑向地向內(nèi)延伸至渦輪發(fā)動機的后軸承的軸承室。
[0011]從第一噴吹氣道流出的空氣可向位于渦輪發(fā)動機的軸承室外殼與轉(zhuǎn)子軸之間的密封件提供外部密封壓縮空氣。
[0012]在內(nèi)殼和軸承室外殼之間可布置有腔室，在該腔室中，密封壓縮空氣與從渦輪發(fā)動機的渦輪級的徑向內(nèi)側(cè)冷卻空氣腔排出的空氣混合，并徑向地向外朝內(nèi)殼處的第二噴吹氣道的入口流動。
[0013]在撐桿與整流罩之間可布置有連接噴吹氣道，并且該連接噴吹氣道在外流道壁與內(nèi)流道壁之間延伸，用于把輸送至排氣殼腔的外側(cè)位置的噴吹空氣從徑向地向內(nèi)布置的第二噴吹氣道導(dǎo)引至從內(nèi)流道壁徑向地向內(nèi)布置的排氣殼腔的內(nèi)側(cè)位置。
[0014]撐桿可包括在可分離的緊固件連接處附接至外殼和內(nèi)殼的可拆卸構(gòu)件。
[0015]外殼可限定位于渦輪發(fā)動機的核心渦輪與動力渦輪之間的中間渦輪殼。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種渦輪發(fā)動機中的渦輪組件，該渦輪組件具有外殼、內(nèi)殼、限定在外流道壁和內(nèi)流道壁之間的環(huán)形排氣道、以及從氣道徑向地向外和徑向地向內(nèi)布置的渦輪排氣殼腔。所述渦輪組件還包括在內(nèi)殼與外殼之間延伸的多根撐桿。第一噴吹氣道徑向地向內(nèi)穿過至少一根撐桿，用于向內(nèi)殼導(dǎo)引噴吹空氣，以向從內(nèi)殼徑向地向內(nèi)布置的至少一個部件供應(yīng)噴吹空氣。第二噴吹氣道具有位于內(nèi)殼處的入口，并徑向地向外穿過所述至少一根撐桿，用于進(jìn)一步徑向地向外導(dǎo)引噴吹冷卻空氣，以向從外流道壁徑向地向外布置的排氣殼腔的外側(cè)位置提供噴吹空氣流。
[0017]一條通道可在渦輪發(fā)動機內(nèi)軸向向前延伸，用于把從第一噴吹空氣通道流出的噴吹空氣導(dǎo)引至與渦輪級冷卻腔相鄰的位置，在該位置處，噴吹空氣與來自于渦輪級冷卻腔的空氣混合，并且該通道可包括用于軸向向后朝第二噴吹空氣通道的入口導(dǎo)引噴吹空氣的腔室。
[0018]噴吹空氣可從渦輪發(fā)動機的壓縮段中的第一供給位置供至第一噴吹氣道，冷卻空氣從可壓縮段的與第一供給位置不同的第二供給位置供至渦輪級冷卻腔。
[0019]從第二噴吹氣道流出的噴吹空氣的一部分可向徑向地向內(nèi)穿過圍繞所述至少一根撐桿的整流罩的連接噴吹氣道供給噴吹空氣。
[0020]從第二噴吹空氣通道流出的噴吹空氣的一部分可沿軸向地向前方向朝渦輪環(huán)形段與外流道壁之間的密封件的位置供給噴吹空氣。
[0021]撐桿可包括相對的軸向延伸側(cè)壁，所述的相對側(cè)壁限定形成其間的第二噴吹氣道的腔體，并可包括在從外流道壁徑向地向外的位置穿過側(cè)壁的撐桿孔口，使噴吹空氣可從撐桿流出。
【附圖說明】
[0022]雖然本說明書所附的權(quán)利要求書具體、明確地提出了本發(fā)明的權(quán)利要求，但是通過參照附圖做出的以下說明，能夠更好地理解本發(fā)明。在附圖中，相似的標(biāo)號標(biāo)示相似的元件，其中:
[0023]圖1是可結(jié)合有本發(fā)明的特征的航改型工業(yè)燃?xì)廨啓C的示意圖；
[0024]圖2是燃?xì)廨啓C的渦輪排氣殼段的橫截面圖；
[0025]圖2A和圖2B是沿圖2的2A-2A線剖切的橫截面圖；
[0026]圖3是沿圖2中的3-3線剖切的橫截面圖；
[0027]圖4是沿圖3的4-4線剖切的橫截面圖；和
[0028]圖5是渦輪排氣殼中的多個撐桿組件的軸向示意橫截面圖。
【具體實施方式】
[0029]在以下優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明中，將參照構(gòu)成本說明書的一部分的附圖以示例性方式而非限定性方式說明可實踐本發(fā)明的一個具體優(yōu)選實施例。應(yīng)理解，也可以利用其它實施例，并且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下做出各種變化。
[0030]圖1示意性地示出了可結(jié)合有本發(fā)明的燃?xì)廨啓C10。應(yīng)注意，圖1中所示的特定燃?xì)廨啓C包括航改型工業(yè)燃?xì)廨啓C；但是，本發(fā)明不局限于此處所述的特定燃?xì)廨啓C。燃?xì)廨啓C10包括:高壓壓縮機12 ;低壓壓縮機14 ;燃燒室16 ;包含高壓渦輪18、低壓渦輪20和動力渦輪22的渦輪段17 ;以及發(fā)電機24。中間殼體21在低壓渦輪20與動力渦輪22之間延伸，并包括渦輪排氣殼25(圖2)。高壓壓縮機12對從低壓壓縮機穿過相繼的壓縮機級流出的部分壓縮的空氣進(jìn)行壓縮，以產(chǎn)生高壓空氣，例如具有4大氣壓至20大氣壓左右壓力的壓縮空氣，低壓壓縮機14對流過相繼的壓縮機級的環(huán)境空氣進(jìn)行壓縮，以產(chǎn)生低壓空氣，例如具有I大氣壓至4大氣壓左右壓力的壓縮空氣。高壓壓縮機和