氣旋式污垢分離渦輪加速器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實施例大體上涉及燃氣渦輪發(fā)動機。更具體而言，但不通過限制方式，本發(fā)明涉及污垢分離加速器，其阻止灰塵、污垢或其它顆粒經(jīng)過冷卻空氣流動通路中的渦輪，且阻止與轉(zhuǎn)子冷卻空氣一起進入渦輪轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002]典型的燃氣渦輪發(fā)動機大體上擁有前端和后端，其中燃氣渦輪發(fā)動機的若干核心或推進構(gòu)件沿軸向定位在前端和后端之間?？諝馊肟诨蜻M氣口位于發(fā)動機的前端處。朝后端移動，按順序，進氣口后接扇、燃燒室和渦輪。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易清楚的是，附加構(gòu)件也可包括在發(fā)動機中，例如低壓壓縮機和高壓壓縮機，以及低壓渦輪和高壓渦輪。然而，這不是詳盡的清單。
[0003]壓縮機和渦輪大體上包括沿軸向成級堆疊的一排翼型件。各級均包括一排沿周向間隔開的定子導(dǎo)葉，以及圍繞渦輪發(fā)動機的中心軸或軸線旋轉(zhuǎn)的一排轉(zhuǎn)子葉片。多級低壓渦輪在多級高壓渦輪之后，且通常由第二軸連結(jié)到用于設(shè)置在對飛行中的飛行器供能的典型渦扇飛行器發(fā)動機構(gòu)造中的壓縮機上游的風(fēng)扇上。
[0004]定子由多個噴嘴節(jié)段形成，噴嘴節(jié)段抵接在周向端，以圍繞燃氣渦輪發(fā)動機的軸線形成整個環(huán)。各個噴嘴節(jié)段可包括一個或更多個導(dǎo)葉，其在內(nèi)帶與外帶之間延伸。
[0005]典型的燃氣渦輪發(fā)動機使用高壓渦輪和低壓渦輪來使從高溫燃燒氣體獲得能量最大化。渦輪區(qū)段通常具有沿發(fā)動機的中心縱軸線軸向地設(shè)置的內(nèi)部軸。葉片沿周向分布在轉(zhuǎn)子上，引起內(nèi)部軸旋轉(zhuǎn)。內(nèi)軸連接到轉(zhuǎn)子和空氣壓縮機兩者上，使得渦輪將旋轉(zhuǎn)輸入提供至空氣壓縮機，以驅(qū)動壓縮機葉片。當(dāng)燃燒氣體向下游流過渦輪級時，能量從其獲得且燃燒氣體的壓力降低。
[0006]在操作中，空氣在壓縮機中加壓，且在燃燒器中與燃料相混合，以生成向下游流過渦輪級的熱燃燒氣體。這些渦輪級從燃燒氣體獲得能量。高壓渦輪首先從燃燒器接收熱燃燒氣體，且包括定子噴嘴組件，其將燃燒氣體向下游引導(dǎo)穿過從支承轉(zhuǎn)子盤沿徑向向外延伸的一排高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片。定子噴嘴以一定方式使熱燃燒氣體轉(zhuǎn)向，以使相鄰的下游渦輪葉片處的獲取最大化。在兩級渦輪中，第二級定子噴嘴組件定位在第一級葉片下游，依次后接從第二支承轉(zhuǎn)子盤沿徑向向外延伸的一排第二級轉(zhuǎn)子葉片。渦輪將燃燒氣體能量轉(zhuǎn)換成機械能。
[0007]灰塵聚集和冷卻渦輪葉片的堵塞通過增加的末梢孔隙和翼型件損壞引起部分地降低的翼型件持久性和過早的性能降低。這種減低在有灰塵或包括大量砂的環(huán)境(諸如沙漠或干旱地區(qū))中特別明顯。
[0008]歷史上在這些地區(qū)飛行或利用渦輪技術(shù)的操作者具有由于空氣中的大量顆粒灰塵或污垢引起的較早的發(fā)動機劣化或損壞。這導(dǎo)致發(fā)動機停機比正常維護間隔更快。
[0009]期望的是通過改善渦輪葉片的持久性來克服這些及其它不足。還將期望的是延長發(fā)動機的操作壽命，其可由于在世界上的這些污垢地區(qū)中的操作而縮短。此外，將期望的是減少進入渦輪冷卻空氣供應(yīng)系統(tǒng)或葉片冷卻回路的污垢或灰塵的量，使得葉片冷卻回路不太可能由污垢堵塞，避免了葉片的過高溫度，葉片損壞和最終的發(fā)動機劣化。
[0010]將期望的是以燃氣渦輪發(fā)送機來克服這些及其它不足，且更具體而言，期望阻止灰塵和污垢進入燃氣渦輪發(fā)動機內(nèi)的轉(zhuǎn)子冷卻回路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]—種用于燃氣渦輪發(fā)動機的污垢分離器組件包括與壓縮機排出空氣流動連通的氣旋加速器，加速器具有多個通路，各個通路均具有入口、出口和位于通路中的至少一個排氣口，沿各個通路設(shè)置的多個轉(zhuǎn)動導(dǎo)葉，通道在入口與出口之間切向地轉(zhuǎn)動，加速器通路從第一截面面積減小至第二截面面積，且前述轉(zhuǎn)動導(dǎo)葉引起壓縮的冷卻空氣的螺線渦旋，且至少一個排氣口位于加速器通路來排出與渦旋壓縮冷卻空氣分離的灰塵。根據(jù)一些實施例的加速器通路可包括轉(zhuǎn)動導(dǎo)葉。此外，加速器通路還可包括設(shè)置在通路內(nèi)的中心體。
[0012]根據(jù)本實施例的一些方面，加速器限定分離的第二級。設(shè)置在加速器上游的偏轉(zhuǎn)器可限定第一級。
[0013]所有上文提到的特征理解為僅為示例性的，且污垢分離渦輪加速器的許多更多的特征和目的可從本文的公開內(nèi)容中收集到。因此，在未進一步閱讀整個說明書、權(quán)利要求和其包括的附圖的情況下，將不能理解到該概述的限制性解釋。
【附圖說明】
[0014]通過連同附圖參照實施例的以下描述，這些示例性實施例的上文提到的和其它特征和優(yōu)點以及獲得它們的方式將變得更清楚，且用于燃氣渦輪發(fā)動機的兩級除塵器將更好理解，在附圖中:
圖1為示例性燃氣渦輪發(fā)動機的側(cè)部截面視圖；
圖2為在與包括兩級分離器的燃燒器的接口處的渦輪的側(cè)部截面視圖；
圖3為加速器的側(cè)部截面視圖；
圖4為多個加速器通路的截面布局視圖；
圖5為到示例性加速器通路的入口的截面視圖；
圖6為離開示例性加速器通路的出口的截面視圖；
圖7為入口處的備選加速器通路的截面視圖；以及圖8為出口處的備選加速器通路的截面視圖。
【具體實施方式】
[0015]現(xiàn)在將詳細地參照提供的實施例，實施例中的一個或更多個在附圖中示出。各個實例通過闡釋的方式提供，而不是公開的實施例的限制。實際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的是，可在本實施例中進行各種修改和變型，而不會脫離本公開內(nèi)容的范圍或精神。例如，示為或描述為一個實施例的特征可結(jié)合另一個實施例使用來產(chǎn)生又一個實施例。因此，期望本發(fā)明覆蓋歸入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的此類修改和變型。
[0016]參看圖1-8，燃氣渦輪發(fā)動機的各種實施例描繪了包括氣旋分離器的兩級污垢分離器。根據(jù)一些實施例，教導(dǎo)了兩級分離器，其中第一級結(jié)構(gòu)提供成引起空氣遵循曲折路徑，其中動量運載來自曲折路徑的顆粒。第二級包括創(chuàng)建空氣的氣旋或旋轉(zhuǎn)流的加速器，其還在冷卻空氣進入轉(zhuǎn)子冷卻空氣腔之前將污垢與流體流分離。
[0017]如本文使用的，用語“軸向”或“軸向地”是指沿發(fā)動機的縱軸線的維度。連同“軸向”或“軸向地”使用的用語"前"是指沿朝發(fā)動機入口的方向移動，或構(gòu)件相比于另一個構(gòu)件相對更接近發(fā)動機入口的方向移動。連同“軸向”或“軸向地”使用的用語“后”是指沿朝發(fā)動機的后方或出口的方向移動，或構(gòu)件相比于入口相對更接近出口的方向移動。
[0018]如本文使用的，用語“徑向”或“徑向地”是指在發(fā)動機的中心縱軸線與發(fā)動機外周延伸的維度。連同“徑向”或“徑向地”使用的用語“近側(cè)”或“向近側(cè)”是指沿中心縱軸線的方向移動，或構(gòu)件相比于另一個構(gòu)件相對更接近中心縱軸線的方向移動。連同“徑向”或“徑向地”使用的用語“遠側(cè)”或“向遠側(cè)”是指沿發(fā)動機外周的方向移動，或構(gòu)件相比于另一個構(gòu)件相對更接近外發(fā)動機的方向移動。如本文使用的用語“側(cè)向”或“側(cè)向地”是指垂直于軸向維度和徑向維度兩者的維度。
[0019]首先參看圖1，示出了燃氣渦輪發(fā)動機的示意性側(cè)截面視圖。燃氣渦輪發(fā)動機的功能在于從高壓和高溫燃燒氣體獲得能量，且將能量轉(zhuǎn)換成機械能來做功。燃氣渦輪發(fā)動機10具有發(fā)動機入口端12，其中空氣進入內(nèi)核或推進器13，其大體上由壓縮機14、燃燒器16和多級高壓渦輪20限定?？傮w地，推進器13在操作期間提供功率。燃氣輪機10可用于航空、發(fā)電、工業(yè)、船舶等。
[0020]在操作中，空氣穿過發(fā)動機10的空氣入口端12進入，且移動穿過至少一個壓縮級，在該處，空氣壓力增大且引導(dǎo)至燃燒器16。壓縮空氣與燃料混合，且焚燒，以提供熱燃燒氣體，其朝高壓渦輪20流出燃燒器16。在高壓渦輪20處，能量從熱燃燒氣體獲得，引起渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，這繼而又引起軸24旋轉(zhuǎn)。軸24朝發(fā)動機的前部傳遞以取決于渦輪設(shè)計而繼續(xù)一個或更多個壓縮機級14、渦扇18或入口風(fēng)扇葉片的旋轉(zhuǎn)。渦扇18由軸28連接到低壓渦輪21上，且創(chuàng)建用于渦輪發(fā)動機10的推力。低壓渦輪21也可用于進一步獲得能量且對附加的壓縮機級供能。
[0021]現(xiàn)在參看圖2，繪出了燃燒器16和高壓渦輪20界面的側(cè)部截面視圖。在側(cè)部截面