專(zhuān)利名稱(chēng)：復(fù)合渦輪冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，及更具體地，涉及其中的渦 輪冷卻。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，空氣在壓縮機(jī)中加壓，并在燃燒室內(nèi)與燃 料混合，用于產(chǎn)生熱的燃燒氣體。能量取自渦輪級(jí)中的燃燒氣體， 燃燒氣體通過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸激勵(lì)壓縮機(jī)，并產(chǎn)生另外的功，用于在渦 輪風(fēng)扇飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用中激勵(lì)上游風(fēng)扇，或驅(qū)動(dòng)外部驅(qū)動(dòng)軸，以用
于航海和工業(yè)(M&I)應(yīng)用。
基本的核心發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括多級(jí)軸向壓縮機(jī)，多級(jí)軸向壓縮機(jī)
具有多排壓縮機(jī)漿葉(blade)及相應(yīng)的引導(dǎo)葉片(vane),其在級(jí)內(nèi)加壓 環(huán)境空氣，并相應(yīng)地增加其中的溫度。從壓縮機(jī)的尾端排放的空氣 具有最高壓力， 一般稱(chēng)為壓縮機(jī)排放壓力(CDP),及相應(yīng)的高溫度。
在示例性的構(gòu)造中，壓縮才幾可以具有七級(jí)，用于由于壓縮循環(huán)， 而將空氣壓力增加至大氣壓的^f艮多倍，及有好幾百度的溫度增加。 如為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)及其意圖使用的特別設(shè)計(jì)的描述，可以使用更 少或更多數(shù)量的壓縮級(jí)。
自壓縮機(jī)排放的多數(shù)CDP空氣在燃燒室內(nèi)與燃料混合，用于產(chǎn) 生熱的燃燒氣體。這些燃燒氣體隨后在兒個(gè)渦輪級(jí)內(nèi)經(jīng)受膨脹循環(huán)， 用于吸取來(lái)自那的能量，其相應(yīng)地減小燃燒氣體的壓力和溫度。高 壓渦輪(HPT)直接地接著燃燒室并用于激勵(lì)核心發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的壓縮機(jī)漿 葉。
低壓渦輪(LPT)接著HPT并驅(qū)動(dòng)第二軸，用于在渦4侖風(fēng)扇發(fā)動(dòng)一幾 應(yīng)用中激勵(lì)上游風(fēng)扇，或驅(qū)動(dòng)外部驅(qū)動(dòng)軸，用于M&I應(yīng)用。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的總效率由空氣壓縮效率、燃燒效率、及渦輪 級(jí)內(nèi)的燃燒氣體膨脹效率決定。
由于在操作期間，渦輪構(gòu)件直接暴露于熱的燃燒氣體，它們要 求其適當(dāng)?shù)睦鋮s，以確保長(zhǎng)的使用壽命。例如， 一些壓縮機(jī)排放空
氣從燃燒處理中轉(zhuǎn)移，以冷卻燃燒室自己的襯墊(liner)，并冷卻HPT 的各種構(gòu)件。
各個(gè)渦輪級(jí)通常包括上游渦輪噴口或定子，其具有一排噴口葉 片，噴口葉片引導(dǎo)燃燒氣體向下游通過(guò)相應(yīng)的渦輪轉(zhuǎn)子漿葉排。漿 葉通常安裝于支承轉(zhuǎn)子盤(pán)的周界上，相應(yīng)的燕尾槽形成于支承轉(zhuǎn)子 盤(pán)內(nèi)。
渦輪漿葉和葉片通常為中空的翼型件(aufoil),其內(nèi)具有相應(yīng)的 內(nèi)部冷卻通道，以接收壓縮機(jī)排放空氣，用于在操作期間的冷卻。 中空的漿葉和葉片通常包括各排薄膜冷卻，及通過(guò)其壓力和抽吸側(cè) 壁的其它排放孔，用于排放相應(yīng)外部薄膜(film)內(nèi)的廢棄(spent)的內(nèi) 部冷卻空氣，用于進(jìn)一步地保護(hù)翼型件。
而且，支承第一級(jí)渦輪漿葉的渦輪轉(zhuǎn)子盤(pán)為具有其中安裝有漿 葉的輪緣的相對(duì)較大構(gòu)件，窄的輻板(web)自其徑向向內(nèi)延伸，終止 于具有中心孔的寬輪轂內(nèi)。在運(yùn)行期間，轉(zhuǎn)子盤(pán)遭受相當(dāng)大的離心 負(fù)載和加熱，并還必須設(shè)計(jì)用于延長(zhǎng)壽命。
相反，在膨脹循環(huán)期間，比起HPT,由于燃燒氣體溫度和壓力的 降低，LPT要求較少的冷卻。由此降低了冷卻要求，而且通常在級(jí)間 泄放的空氣可以用于冷卻其內(nèi)的各種構(gòu)件。
主要渦輪流路設(shè)計(jì)成當(dāng)它們流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)限制燃燒氣體，降低 了來(lái)自燃燒室的溫褎和壓力。用于渦輪構(gòu)件的各種冷卻回路獨(dú)立于 主要流路，并必須設(shè)有足夠壓力下的冷卻空氣，以防止運(yùn)行期間其 內(nèi)的熱燃燒氣體的吸收。
例如，適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)密封件提供于靜止的渦輪噴口與旋轉(zhuǎn)渦輪漿 葉之間，以防止熱燃燒氣體的吸收或回流進(jìn)入冷卻回路。由于噴口
葉片的翼型件及渦輪漿葉通常包括多排冷卻空氣出口孔，冷卻的空 氣必須具有大于外部燃燒氣體的足夠的壓力，以提供適當(dāng)?shù)幕亓饔?br> 量(backflow margin),以防止進(jìn)入的渦輪翼型件的熱燃燒氣體它們自 己的吸收。
從而，HPT的構(gòu)件通常使用全壓CDP空氣冷卻，然而LPT構(gòu)件可 以使用較低壓力的級(jí)間泄放空氣冷卻。
通過(guò)該方法，用于冷卻渦輪構(gòu)件的壓縮機(jī)空氣的使用可以符合 HPT和LPT的不同的冷卻要求，以降低其使用消耗，并由此提高發(fā)動(dòng)
然而，在現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，增加發(fā)動(dòng)機(jī)效率是持續(xù)的和 極為重要的目標(biāo)，并由此希望通過(guò)減少?gòu)膲嚎s機(jī)抽取的壓縮空氣而 進(jìn)一步增加發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。

發(fā)明內(nèi)容
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括操作性地連接在一起的壓縮機(jī)、燃燒室、 及高壓渦輪。渦輪包括一排噴口葉片，接著有一排轉(zhuǎn)子漿葉。葉片 和漿葉具有相應(yīng)的前內(nèi)部冷卻通道和后內(nèi)部冷卻通道。第一、第二、 第三、及第四泄放回路與壓縮^L的不同級(jí)流動(dòng)連通，用于在不同壓 力下泄放來(lái)自那里的加壓空氣，以分別提供冷卻劑給渦輪葉片和漿 葉的前通道和后通道。


根據(jù)優(yōu)選的和示例性的實(shí)施例，本發(fā)明與其進(jìn)一步的目的和優(yōu) 點(diǎn)與所附附圖相結(jié)合，更具體地描述于下面的詳細(xì)描述中，附圖中 圖1為渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的局部截面、軸向示意圖； 圖2為穿過(guò)圖1所示的一部分核心發(fā)動(dòng)機(jī)的放大的、軸向截面示 意圖3為圖2所示的高壓渦輪的放大的、軸向截面示圖4為圖3所示的高壓渦輪的另一放大的、軸向截面示圖； 圖5為穿過(guò)圖4所示的噴口葉片中的一個(gè)并沿線(xiàn)5-5獲取的徑向截 面視圖6為穿過(guò)圖4所示的渦4侖漿葉中的一個(gè)并沿線(xiàn)6-6獲取的徑向 截面視圖。
具體實(shí)施例方式
示意性地示于圖1的為示例性的渦輪風(fēng)扇飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 10。發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)于縱向的或軸向的中心軸線(xiàn)12軸對(duì)稱(chēng)，并適當(dāng)?shù)匕惭b 于飛機(jī)(未示出)的機(jī)翼或機(jī)身上，用于給在示例性的應(yīng)用中飛行的飛 機(jī)提供動(dòng)力。
發(fā)動(dòng)才幾包括連續(xù)流動(dòng)連通的風(fēng)扇4、低壓或增壓壓縮機(jī)16、高 壓(HP)壓縮機(jī)18、環(huán)形燃燒室20、高壓渦輪(HPT) 22、及低壓渦輪(LPT) 24。
環(huán)形吊艙26環(huán)繞風(fēng)扇14并限定繞增壓壓縮4幾16向后延伸的環(huán) 形旁路通道28。第一驅(qū)動(dòng)軸30將HPT 22連接至HP壓縮機(jī)18上， 且第二驅(qū)動(dòng)軸32將LPT 24連4妄至風(fēng)扇14和增壓壓縮機(jī)16上。兩個(gè) 驅(qū)動(dòng)軸適當(dāng)?shù)匕仓糜谙鄳?yīng)框架中的軸承內(nèi)，該相應(yīng)框架位于描述于 上面的各種發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的傳統(tǒng)構(gòu)造中的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)。
在操作期間，環(huán)境空氣34進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的入口，并通過(guò)風(fēng)扇14 部分地加壓，并通過(guò)旁路通道28排放，以在操作期間提供大部分推 進(jìn)力。 一些空氣34穿過(guò)風(fēng)扇進(jìn)入增壓壓縮機(jī)16,并在其多個(gè)軸向級(jí) 內(nèi)經(jīng)受進(jìn)一步的壓縮循環(huán)，且在其多個(gè)軸向級(jí)內(nèi)的HP壓縮機(jī)18內(nèi) 還提供另外的壓縮。
加壓的空氣34自壓縮機(jī)排i文，并在燃燒室20內(nèi)適當(dāng)?shù)嘏c燃料36 混合，用于產(chǎn)生熱燃燒氣體38。從HPT 22內(nèi)的熱燃燒氣體38提取 能量以驅(qū)動(dòng)第一軸30，并激勵(lì)HP壓縮機(jī)18。提取自L(fǎng)PT 24內(nèi)的熱 燃燒氣體的另外的能量驅(qū)動(dòng)第二軸32，并激勵(lì)風(fēng)扇14和增壓壓縮機(jī) <formula>formula see original document page 9</formula>16。
描述于前的發(fā)動(dòng)機(jī)為傳統(tǒng)的構(gòu)造和操作，并包括多個(gè)壓縮級(jí)和 多個(gè)渦4侖級(jí)。例如，增壓壓縮4幾16可具有四個(gè)軸向級(jí)，其包括四排 壓縮機(jī)漿葉，與四排入口引導(dǎo)葉片軸向交互(alteraating)。
例如，高壓壓縮機(jī)18可以包括例如七個(gè)軸向級(jí)，具有如圖2詳 細(xì)示出的七排壓縮機(jī)漿葉1-7,與相應(yīng)入口引導(dǎo)葉片40排軸向交互。
HPT 22優(yōu)選地為單級(jí)渦輪，依次接著示例性的五級(jí)LPT 24。
圖2示出了更加詳細(xì)的基本核心發(fā)動(dòng)機(jī)，包括高壓壓縮機(jī)18、 環(huán)形燃燒室20、及以連續(xù)流動(dòng)連通安置的HPT 22。
圖3和圖4示出了高壓渦輪及用于其葉片和漿葉的相應(yīng)的冷卻 回路的進(jìn)一步放大的視圖。
示于圖2中的HPT 22包4舌第一級(jí)或HP渦輪噴口，其具有適當(dāng) 地安裝在外帶(outer band)和內(nèi)帶(inner band)中的一排定子噴口葉片 42。接著葉片的是單排HP渦輪漿葉44,其可移動(dòng)地安裝在笫一級(jí) 或HP轉(zhuǎn)子盤(pán)46的周界或輪緣(rim)。盤(pán)46固定地連接至第一驅(qū)動(dòng)軸 30,其依次固定地連接至轉(zhuǎn)子盤(pán)，轉(zhuǎn)子盤(pán)支承高壓壓縮機(jī)18的壓縮 機(jī)漿葉1-7。
示于圖2和圖3中的LTP 24連續(xù)流動(dòng)連通地接著HPT 22。 LTP 具有如描述的幾個(gè)級(jí)，包括第一級(jí)LP噴口，其具有一排定子噴口葉 片48，噴口葉片48直接接著該排HP漿葉44。
LP葉片48安裝于徑向內(nèi)環(huán)形帶和外環(huán)形帶之間。且一排第一級(jí) LP定子漿葉50接著定子葉片48,并以傳統(tǒng)方式從支承定子盤(pán)徑向 向外延伸。
HP壓縮機(jī)18、 HPT 22、及LTP 24的構(gòu)造和操作對(duì)于加壓空氣 34并膨脹后來(lái)的燃燒氣體38以吸取來(lái)自那的能量是傳統(tǒng)的。具體而 言，當(dāng)空氣向下游流過(guò)壓縮機(jī)漿葉1-7的七個(gè)級(jí)時(shí)，空氣34的壓力 和溫度依次i也軸向地增加。
在該示例性的構(gòu)造中，壓縮機(jī)漿葉7的第七排限定壓縮機(jī)的最
后級(jí)，并在最大壓力P7上排;故加壓空氣，且相應(yīng)高的溫度T7伴隨 壓縮機(jī)排放壓力(CDP)空氣34a。
CDP空氣在燃燒室內(nèi)與燃料混合，以產(chǎn)生熱燃燒氣體38,其從 第一級(jí)渦輪噴口葉片42之間的燃燒室的出口排放。這些葉片軸向地 安置于燃燒室與第一級(jí)渦輪漿葉44之間，并傳統(tǒng)地構(gòu)造，以降低或 減少沿翼弦(airfoil chord)并穿越葉片的前緣(leading edge)和后緣 (trailing edge)的燃燒氣體內(nèi)的壓力。
各個(gè)噴口葉片42具有典型的大體凹進(jìn)的壓力側(cè)，及大體凸出的 相對(duì)吸取側(cè)，在上游前緣和下游后緣之間的翼弦內(nèi)軸向地延伸。當(dāng) 燃燒氣體在渦輪噴口的入口端和出口端之間向下游流動(dòng)時(shí)，可以適 當(dāng)?shù)剡x擇噴口葉片42的形狀，以產(chǎn)生基本的壓力降低。流過(guò)渦輪噴 口的氣體被加速并轉(zhuǎn)向，其造成總壓力的小幅降低及靜壓力的大幅 降低。
相應(yīng)地，圖2示出的第一級(jí)渦輪漿葉44具有大體凹進(jìn)的壓力側(cè) 及大體凸出的相對(duì)吸取側(cè)，在其前緣和后緣之間軸向延伸。還傳統(tǒng) 地選擇渦輪漿葉44的形狀，以另外地降低或減小沿翼弦并穿越其前 緣和后緣的燃燒氣體38的壓力。從氣體吸取的功或能量在滿(mǎn)輪轉(zhuǎn)子 漿葉之間流動(dòng)，其引起總壓力和靜壓力的大幅降低。
圖3和圖4示出了更詳細(xì)的HPT 22,包括HP葉片42和漿葉44， 其在操作期間均要求適當(dāng)?shù)乩鋮s'熱燃燒氣體38。葉片和漿葉通常為 中空的，用于以傳統(tǒng)方式提供其內(nèi)部冷卻，除了下文的改動(dòng)之外。
更具體地，圖4和圖5示出的各個(gè)噴口葉片42包括前冷卻通道 52，其在噴口的外帶和內(nèi)帶之間的范圍(span)徑向地延伸，并通過(guò)從 也徑向地延伸于兩個(gè)帶之間的后冷卻通道54的無(wú)孔部分(imperforate partition)和隔膜(septum)而分開(kāi)。前通道52供給(feed)沿葉片的前緣 延伸的一排薄膜冷卻孔56，及在沿其前部的葉片的相對(duì)側(cè)上的其它 排的薄膜冷卻孔。
相應(yīng)地，各個(gè)葉片的后冷卻通道54供給一排另外的冷卻孔58，
冷卻孔58延伸穿過(guò)螺旋漿壓力側(cè)并緊密地相鄰于薄的后緣而終止。
這幾排出口孔從前緣至后緣延伸穿過(guò)葉片的壓力側(cè)和吸取側(cè)，用于 在操作期間排放從那里廢棄的冷卻空氣。
圖4和圖6示出的各個(gè)HP漿葉44包括前冷卻通道60,其在其 根部和末端之間的范圍內(nèi)直接在漿葉前緣之后徑向延伸。各個(gè)漿葉 還包括后冷卻通道62,其在整個(gè)范圍內(nèi)直接在薄的后緣的前面延伸。 且各個(gè)漿葉可以包括另外的冷卻通道，該冷卻通道在前緣和后緣之 間用翼弦(chordally)間隔開(kāi)，如在操作期間希望的，提供其有效的內(nèi)
漿葉前通道60供給沿漿葉前緣安置的一排或多排冷卻孔64。且 后冷卻通道62供給另一排冷卻孔66,其終止于薄的后緣緊接的上游 的漿葉壓力側(cè)。
各種排的出口孔提供于各個(gè)渦輪漿葉44中，排放廢棄的內(nèi)部冷 卻空氣，以形成沿漿葉的外部壓力側(cè)和吸取側(cè)的冷卻空氣的相應(yīng)的 薄膜，用于加強(qiáng)其熱量保護(hù)，而后緣孔66在各個(gè)漿葉的薄的后緣處 直接地排放廢棄的冷卻空氣。
HP葉片42可以具有任何傳統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)造，其限定提供于其內(nèi) 的兩個(gè)內(nèi)部冷卻通道52， 54,它們;波此獨(dú)立。例如，兩個(gè)通道52， 54的各個(gè)可以包括相應(yīng)的傳統(tǒng)沖擊擋板，其內(nèi)具有多個(gè)沖擊孔，用 于最初引導(dǎo)在沖擊葉片的內(nèi)表面中的加壓的冷卻空氣。在可選的實(shí) 施例中，如果希望，葉片冷卻通道52, 54可以構(gòu)造于彎曲回路中。
HP漿葉44可以具有任何適當(dāng)?shù)膬?nèi)部冷卻構(gòu)造，及圖4和圖6 示出了示例性的三通前彎曲冷卻通道，其在軸向入口燕尾榫(dovetail) 的底部上具有入口，并終止于前沖擊通道60，前沖擊通道60直接在 前緣之后跨越翼型件的長(zhǎng)度。前通道60供給一排或多排的薄膜冷卻 孔64,當(dāng)以典型的模式將廢棄的冷卻空氣從這些孔排放時(shí)，薄膜冷 卻孔64覆蓋翼型件前緣，并提供另外的薄膜冷卻。
示例性的渦輪漿葉還包括獨(dú)立后冷卻通道62,其直接在薄后緣
之前跨越翼型件的長(zhǎng)度，以供給該排后緣冷卻孔66,其沿壓力側(cè)的
后端排放廢棄的空氣。后冷卻通道62在燕尾榫之上的軸部的后端具 有適當(dāng)?shù)娜肟?，如下文進(jìn)一步地描述。
圖4示出示例性的構(gòu)造，漿葉44還包括三通彎曲的中間通道， 在燕尾榫的底部上還具有相應(yīng)的入口 。
通過(guò)該方法，加壓的空氣可以從壓縮機(jī)泄放(bleed),并引導(dǎo)穿過(guò) 漿葉44的幾個(gè)內(nèi)冷卻回路，用于以任何傳統(tǒng)的方式提供內(nèi)部冷卻， 廢棄的空氣隨后排放通過(guò)各排的出口孔，出口孔建立于從前緣至后 緣的翼型件的壓力側(cè)和吸取側(cè)。
盡管在加入能量時(shí)，壓縮級(jí)增加了空氣的壓力和溫度，但渦輪 級(jí)降低了燃燒氣體的壓力和溫度，以提取來(lái)自那里的能量。
由于示于圖2的單級(jí)HPT 22的使用允許于燃燒氣體內(nèi)產(chǎn)生基本 的壓力下降，燃燒氣體首先穿越噴口葉片42,及隨后穿越渦輪漿葉 44， HPT22的改進(jìn)的冷卻系統(tǒng)可以用于進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。
更具體地，圖2最初示了四個(gè)獨(dú)立及不連續(xù)的泄放回路68, 70, 72, 74,適當(dāng)?shù)亓鲃?dòng)連通地連"t妄于壓縮機(jī)18的各個(gè)級(jí)，用于從那里 在適當(dāng)?shù)牟煌膲毫蜏囟认聝羰侨〖訅旱睦鋮s空氣。
第一泄放回路68連接壓縮機(jī)18的最后或第七級(jí)7與整排HP噴 口葉片42的前冷卻通道52,以提供全壓的CDP空氣作為第一冷卻 劑34a。 '
第二泄放回路70連接壓縮機(jī)18的中間級(jí)或預(yù)終止(preultimate) 級(jí)與整排HP噴口葉片42的后冷卻通道54,以提供CDP之前(pre-CDP) 的空氣作為第二冷卻劑34b。
第三泄》欠回路72連4妄壓縮機(jī)18與整個(gè)排的HP噴口葉片42內(nèi) 的前冷卻通道60,以在適當(dāng)壓力和溫度下提供加壓的泄放空氣，作 為第三冷卻劑34c。
而且，第四泄放回路74連接壓縮機(jī)18的另一中間或預(yù)終止級(jí) 與整個(gè)排的HP噴口葉片42的后冷卻通道62,以提供CDP之前的空氣，如第四冷卻劑34d。
如前所示，圖4示出了當(dāng)燃燒氣體在操作期間依次地或連續(xù)地 向下游流過(guò)HP葉片和漿葉的前緣和后緣時(shí)，單級(jí)高壓渦輪的使用允 許燃燒氣體壓力的基本減小。為了有效地在內(nèi)部冷卻HP葉片和漿 葉，必須以適當(dāng)?shù)膲毫膲嚎s機(jī)提取加壓的空氣，以保持穿過(guò)HP葉 片和漿葉的前緣和后緣的足夠的回流余量，以防止不希望得到的熱 燃燒氣體的吸收進(jìn)入葉片和漿葉的各排出口孔。
通過(guò)在軸向的前冷卻通道及后冷卻通道內(nèi)劃分各個(gè)葉片42和漿 葉44，燃燒氣體的外部壓力的明顯降低可以用于使優(yōu)點(diǎn)突出，以使 用葉片和漿葉內(nèi)側(cè)的非CDP冷卻空氣，并選擇地匹配內(nèi)部冷卻劑壓 力與外部氣體壓力，以保持足夠的回流余量。
例如，第二泄放回路70連接至壓縮機(jī)18的適當(dāng)級(jí)，以提供在 第二壓力下的第二冷卻劑34b給葉片42，第二壓力小于第一冷卻劑 34a的第一壓力。第一冷卻劑34a為自壓縮機(jī)排;故的全壓CDP空氣， 以供給最大壓力冷卻空氣給葉片前通道52,以在暴露于直接從燃燒 室排放的燃燒氣體的葉片前緣孔56處提供足夠的回流余量。
第二回路70由此可以連接至適當(dāng)?shù)闹虚g級(jí)，如壓縮機(jī)的第六級(jí)， 接著第六級(jí)壓縮機(jī)漿葉6的排。第二回路70由此可以具有任何傳統(tǒng) 的構(gòu)造，用于提取第六級(jí)加壓空氣，通常在接著具有相應(yīng)的第六級(jí) 壓力P6和溫度T6的那些漿葉的導(dǎo)向葉片處。第六級(jí)壓力P6小于最 后級(jí)壓力P7，且類(lèi)似地T6小于T7。
相應(yīng)地，第四泄放回路74連接于壓縮機(jī)18的另一中間級(jí)，如 第三級(jí)，接著第三級(jí)壓縮機(jī)漿葉3的排，以從那里提取在相應(yīng)的第 四壓力下的第四冷卻劑34d,第四壓力小于第三冷卻劑34c的第三壓 力，第三冷卻劑34c途經(jīng)相同的HP漿葉44的前冷卻通道60。在圖 2所示的示例性的實(shí)施例中，第四泄放回路74仍可以再次具有傳統(tǒng) 的構(gòu)造，用于提取圍繞導(dǎo)向葉片的加壓空氣，導(dǎo)向葉片直接接著在 相應(yīng)的第三級(jí)壓力P3和溫度T3上的第三壓縮機(jī)漿葉3的排。
在圖2所示的示例性的實(shí)施例中，四個(gè)泄放回路68， 70， 72， 74 可以連續(xù)地安置，用于用相應(yīng)的增加的壓力從壓縮機(jī)提取加壓的空 氣。例如，第四回路74相比于第二回路70可以連接于壓縮機(jī)的初 級(jí)，以提供在漿葉后緣孔66上的第四冷卻劑34d中的回流余量，及 在葉片后緣孔58處的第二冷卻劑34b內(nèi)相應(yīng)的回流余量。
第四回路74由此可以在第三中間級(jí)連接壓縮機(jī)，第三中間級(jí)在 壓縮機(jī)的第六中間級(jí)之前，笫二回路70從第六中間級(jí)開(kāi)始。
類(lèi)似地，第三回路72相比于第一回路68可以連接于壓縮機(jī)18 的更早的級(jí)上，以提供在漿葉前緣孔64處的第三冷卻劑34c中的回 流余量。例如，第三回路72可以在第五壓縮機(jī)級(jí)處開(kāi)始，第五壓縮 機(jī)級(jí)接著第五級(jí)壓縮機(jī)漿葉5的排，第五級(jí)壓縮機(jī)漿葉5的排其相 應(yīng)地在壓縮機(jī)的最后級(jí)7之前，第一回路68從那里開(kāi)始。
通過(guò)這種方法，第一回路68接收全壓CDP冷卻劑34a,以供給 前通道52和在整排HP噴口葉片42中的前緣孔56,以提供有效的 內(nèi)部冷卻，廢棄的冷卻空氣排放穿過(guò)具有適當(dāng)回流余量的前緣孔， 并提供空氣的外部熱保護(hù)薄膜。
第二泄放回路70在比CDP空氣相應(yīng)更低壓力下供應(yīng)較低壓力 的笫六級(jí)冷卻劑34b至整排HP葉片42內(nèi)的后通道54及后緣孔58， 而仍產(chǎn)生流過(guò)葉片后部分的降低壓力的燃燒氣體的足夠的回流余 量。
HP葉片42由此用兩個(gè)不同壓力P7、 P6的空氣冷卻劑冷卻，具 有相應(yīng)不同的冷卻溫度T7、 T6。
第三泄放回路72供應(yīng)甚至更低壓力的第五級(jí)冷卻劑34c至整排 HP漿葉44內(nèi)的前通道60及各排前緣孔64,用于加強(qiáng)冷卻，同時(shí)仍 產(chǎn)生出口孔處的適當(dāng)?shù)幕亓饔嗔俊?br> 以及，第四泄放回路74引導(dǎo)甚至更低壓力的第三級(jí)冷卻劑34d 至整排HP漿葉44內(nèi)的后通道62及后緣孔66,仍再次用于加強(qiáng)冷 卻，同時(shí)仍保持在這些出口孔處的足夠的回流余量。
HP漿葉44由此用兩個(gè)不同壓力P5、 P3的空氣冷卻劑冷卻，具 有比第五級(jí)空氣壓力P5更小的第三級(jí)空氣壓力P3,及具有不同冷卻 溫度T5、 T3的兩種冷卻劑。
泄放空氣的壓力不僅在先于壓縮機(jī)18的最后級(jí)的較早級(jí)中下 降，而且泄放空氣的相應(yīng)溫度同樣下降。較低溫度的空氣提供給HP 漿葉44，且HP葉片42的后冷卻通道54具有比4交熱的CDP空氣更 高的冷卻能力，用以增加冷卻效率。
而且相應(yīng)地，在三個(gè)泄放回路70, 72, 72中使用的CDP之前 的泄放空氣使用較少的昂貴的加壓空氣，相應(yīng)地增加HPT 22及燃?xì)?渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)自己的效率。
在圖2示出的壓縮機(jī)18的七個(gè)級(jí)的各個(gè)級(jí)中，充分地增加空氣 34的靜壓。通過(guò)選擇壓縮機(jī)的適當(dāng)?shù)闹虚g級(jí)，泄力丈空氣的靜壓可以 適當(dāng)?shù)仄ヅ淙紵龤怏w中的靜壓，燃燒氣體在操作期間在HP葉片42 和漿葉44上流動(dòng)，以確保在HP定子葉片42中的所有出口孔和HP 葉片44的后緣出口孔66上的適當(dāng)?shù)幕亓饔嗔俊?br> 然而，盡管?chē)娍谌~片42是靜止的，由于HP漿葉44在操作期間 旋轉(zhuǎn)，適當(dāng)?shù)貥?gòu)造第三回路72以產(chǎn)生來(lái)自壓縮^L的第三冷卻劑34c 中的靜壓，其大于示于圖2的HP漿葉44的前緣孔64處的燃燒氣體 38中的全部相對(duì)壓力(PTR)。壓縮機(jī)第五級(jí)具有足夠的靜壓，大于漿 葉前緣孔64處燃燒氣體的全部相對(duì)壓力，并由此可以用于提供圍繞 漿葉前通道60的有效的回流余量。
示于圖2的四個(gè)泄放回3各68-74可以具有任4可傳統(tǒng)的構(gòu)造，用于 從壓縮機(jī)18的不同級(jí)提取加壓的空氣，同時(shí)適當(dāng)?shù)馗膭?dòng)以排放四種 不同的冷卻劑34a-d給相應(yīng)的HP葉片和漿葉的前冷卻通道和后冷卻 通道。
例如，第一回3各68適當(dāng)?shù)嘏月啡紵?0,以到達(dá)葉片前通道52, 如圖2-4所示。
第二和第四回路70， 74可以在燃燒室20的外側(cè)從壓縮機(jī)18徑
向向外延伸，以到達(dá)葉片42和漿葉44的相應(yīng)的后通道54, 62。
以及，第三回路72可以在燃燒室20的內(nèi)側(cè)延伸，以到達(dá)漿葉 前通道60。
通過(guò)這種方法，非CDP空氣可以用于適當(dāng)?shù)乩鋮sHP葉片及漿 葉，用于加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)效率。由于不經(jīng)歷全部壓縮循環(huán)，CDP之前的 空氣比CDP空氣便宜，及相應(yīng)地，由于達(dá)到幾百度，CDP之前的空 氣的溫度基本小于CDP空氣的溫度。
由于LP噴口葉片48直接匹配于第一級(jí)HP漿葉44,它們提供 有效的結(jié)構(gòu)，可以引導(dǎo)第四冷卻劑34d通過(guò)該結(jié)構(gòu)。
因而，笫四回i 各74可以方便地徑向向內(nèi)途經(jīng)通過(guò)LP噴口內(nèi)的 一個(gè)或多個(gè)葉片48，以到達(dá)HP漿葉44的后通道，而它們自己還提 供定子葉片48的有效的冷卻。
最好地如圖3所示，HP漿葉44可以具有任何傳統(tǒng)的構(gòu)造，但 是改動(dòng)以接收用于其冷卻的CDP之前的空氣的兩個(gè)源。各個(gè)漿葉的 翼型件部分在燃燒流路上徑向延伸，燃燒流路由軸部及軸向進(jìn)入的 燕尾榫支承的漿葉的徑向內(nèi)平臺(tái)界定。各個(gè)漿葉燕尾榫適當(dāng)?shù)匕仓?于相應(yīng)的軸向燕尾槽76中，燕尾槽76建立于支承轉(zhuǎn)子盤(pán)46的周界 輪緣上。
漿葉44的整個(gè)排通過(guò)相對(duì)的前環(huán)形漿葉保持器78和后環(huán)形漿 葉保持器80而軸向陷入。第三回路72由此可以在前漿葉保持器78 處連接該排漿葉44,以供給第三冷卻劑34c,同時(shí)第四回路74可以 方便地在后環(huán)形漿葉保持器80處連接該排漿葉44,以在不同壓力和 溫度下供給第四冷卻劑34d。
示于圖4的個(gè)別漿葉44通常由鑄件形成，并包括內(nèi)部冷卻通道， 從燕尾榫的底部至徑向的外末端延伸其全部徑向跨度。前冷卻通道 60,及中間通道，在燕尾榫的底部具有相應(yīng)入口 ，燕尾榫的底部直 接流動(dòng)連通于燕尾槽76而安置，用于容納來(lái)自第三回路72的第三 冷卻劑34c。 '
因而，后冷卻通道62還延伸至在后漿葉保持器80處的燕尾榫 的底部，但是那里的鑄件入口通過(guò)適當(dāng)?shù)劂~焊于其上的薄板而適當(dāng) 地密封關(guān)閉，以防止與燕尾槽的直接流動(dòng)連通。作為代替，入口孔82 可以為鑄件，或鉆孔于與后冷卻通道62流動(dòng)連通的漿葉軸部的后面 內(nèi)，用于容納來(lái)自第四回路74的第四冷卻劑34d。
通過(guò)該方法，漿葉的后冷卻通道62具有適當(dāng)?shù)娜肟?，穿過(guò)在后 漿葉保持器80處的其軸部，該入口可以方便地與第四回路74流動(dòng) 連通地安置，第四回路74延伸穿過(guò)LP噴口葉片48及其內(nèi)帶。
如圖3所示，LP噴口優(yōu)選地包括環(huán)形后歧管84，安置于葉片48 之下的內(nèi)帶的內(nèi)側(cè)，向后流動(dòng)引導(dǎo)器安置在其前端，與漿葉后通道62 流動(dòng)連通，通過(guò)相應(yīng)的軸部入口，及相應(yīng)的穿過(guò)后漿葉保持器的孔。 流動(dòng)引導(dǎo)器可以具有任何傳統(tǒng)的構(gòu)造，及通常包括一排葉片，用于 切向地加速?gòu)撵o止的后歧管84至旋轉(zhuǎn)的后漿葉保持器和盤(pán)上的第四 冷卻劑34d。其提供有效的機(jī)構(gòu)，用于引導(dǎo)加壓的第四冷卻劑34d至 旋轉(zhuǎn)的漿葉，而沒(méi)有其壓力的實(shí)質(zhì)損失。
圖2-圖4示出了第三回路72可以傳統(tǒng)地安置于第一驅(qū)動(dòng)軸30 的內(nèi)側(cè)，第一驅(qū)動(dòng)軸30軸向延伸于壓縮機(jī)18和HP盤(pán)46之間。如 前所示，個(gè)別的渦輪漿葉44具有傳統(tǒng)的燕尾榫，燕尾榫安置于軸向 延伸穿越渦輪盤(pán)46周界的相應(yīng)的燕尾槽76中。第三回路72優(yōu)選地 構(gòu)造成引導(dǎo)第三冷卻劑34c徑向向外地越過(guò)盤(pán)的前面，并進(jìn)入燕尾槽 76中，以加強(qiáng)渴輪盤(pán)自己的冷卻。
示于圖2和圖3的燃燒室20以傳統(tǒng)的方式徑向圍繞環(huán)形內(nèi)燃燒 室殼86支承，環(huán)形內(nèi)燃燒室殼86為來(lái)自壓縮機(jī)的CDP空氣提供圓 周地圍繞在那里的內(nèi)邊界，CDP空氣用于冷卻燃燒室自己的徑向內(nèi) 部襯墊和外部村墊。第三回路72由此優(yōu)選地獨(dú)立于環(huán)繞燃燒室內(nèi)殼 86的CDP空氣通道，內(nèi)殼86可以用于限定第一泄;改回路68。
示于圖3的前漿葉保持器78為環(huán)形板，其沿盤(pán)前面徑向地延伸， 并從那里軸向前分隔開(kāi)，以限定向前分布的通道或歧管88，其與環(huán)繞盤(pán)周界的燕尾槽76流動(dòng)連通地安置。第三回路72向后繼續(xù)與歧 管88的內(nèi)端部流動(dòng)連通。
通過(guò)該方法，徑向向外引導(dǎo)第三冷卻劑34c通過(guò)前歧管88，當(dāng) 盤(pán)46在操作期間旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力的作用下將泄放空氣傳遞進(jìn)入全 部排的燕尾槽76。保持器板78可以包括在歧管88內(nèi)的葉輪片(未示 出)，用于進(jìn)一步增加希望的空氣壓力。
圖3示出的渦輪盤(pán)46具有典型的大周長(zhǎng)的輪緣，其中，形成有 軸向燕尾槽76，更薄的環(huán)形輻板自該處徑向向內(nèi)延伸，及在具有貫 穿的中心孔的更大中心盤(pán)轂終止。第一驅(qū)動(dòng)軸30在后凸緣處通過(guò)一 排螺釘固定地連接至盤(pán)輻板。
向前外部密封件或第二輪轂90在前保持器78的底部端處整體 地連接，并使用相同的螺釘固定地安裝在上了螺釘?shù)耐咕墐?nèi)。提供 適當(dāng)?shù)目?，孔通過(guò)前漿葉保持器78與第二輪轂90的連接處，以在 第三回路72的前部分與歧管88之間提供流動(dòng)連接。
第三回路72通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸30在外側(cè)界定，并優(yōu)選地由渦輪擋板 在內(nèi)側(cè)界定，渦輪擋板從第二4侖轂90的孔軸向向前延伸，向上游至 壓縮機(jī)的中間級(jí)。
例如，示于圖2的HP壓縮才幾18的七個(gè)級(jí)中的每一個(gè)包括相應(yīng) 的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤(pán)，支承相應(yīng)的壓縮機(jī)漿葉卜7排，相應(yīng)的燕尾榫和燕 尾槽在傳統(tǒng)構(gòu)造的盤(pán)的周界內(nèi)。渦輪擋板優(yōu)選地前延伸至與其密封 接觸的第五級(jí)壓縮機(jī)盤(pán)的輪轂的中心孔。
第三回路72優(yōu)選地還包括多個(gè)圓周向分隔開(kāi)的入口管，其自第 五級(jí)壓縮機(jī)漿葉5的底部沿相應(yīng)的壓縮機(jī)盤(pán)徑向向內(nèi)延伸，以徑向 向內(nèi)并軸向地圍繞擋板引導(dǎo)第三冷卻劑34c，以流到出口歧管88。入 口管可以具有傳統(tǒng)的構(gòu)造，用于將級(jí)間加壓的空氣泄放通過(guò)壓縮機(jī) 漿葉的相鄰排之間的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)的相應(yīng)的孔，優(yōu)選地在其間的相 應(yīng)的引導(dǎo)葉片排的區(qū)域內(nèi)。
如前所示，通過(guò)安置于燃燒室20內(nèi)側(cè)的環(huán)形內(nèi)殼86，第一回路
68可以沿其徑向內(nèi)端界定。而且最初示于圖2中的環(huán)形外殼(outer case)92環(huán)繞燃燒室20并繼續(xù)向后圍繞HP噴口 ，以限定第一回路68 的外邊界。通過(guò)該方法，內(nèi)燃燒室殼86和外燃燒室殼92提供圍繞 燃燒室20的相應(yīng)的環(huán)形高壓，以提供相應(yīng)的第一回路68的部分， 以將CDP第一冷卻劑34a引導(dǎo)進(jìn)入葉片前通道52。
如圖4所示，HP噴口的外帶和內(nèi)帶可以在其內(nèi)具有相應(yīng)的入口 孔，用于從相對(duì)的端部徑向向內(nèi)和向外引導(dǎo)第一冷卻劑34a進(jìn)入葉片 前通道52。
最好示于圖4,多個(gè)管或套管(spoolies)94徑向延伸通過(guò)外殼92, 進(jìn)入在它們與外帶的接合處的相應(yīng)的一個(gè)噴口葉片42，以限定第二 泄放回路70的出口端至相應(yīng)的葉片后通道54。套管94將第二回路 70從第一回路6g分開(kāi)，以提供至HP葉片的前和后冷卻通道52, 54 的獨(dú)立流路。
因此，HP噴口的外帶和內(nèi)帶及各個(gè)HP葉片的向前部分通過(guò)從 第一回路68排放的CDP第一冷卻劑34a冷卻，而各個(gè)HP葉片的向 后部分通過(guò)由第二回路70提供的較低溫度級(jí)間第二冷卻劑34b冷 卻。
圖4總結(jié)了使用在不同級(jí)、壓力、及溫度上從壓縮機(jī)泄放的加 壓來(lái)空氣冷卻I#葉片42和漿葉44的改進(jìn)的方法。CDP笫一冷卻 劑34a從壓縮機(jī)18的最后級(jí)泄^L至葉片前通道52,用于/人前緣冷卻 孔56排放。
第二冷卻劑34b從壓縮才/L的第六中間級(jí)泄;改，以冷卻葉片后通 道54,并從后緣冷卻孔58排;汰。
第三冷卻劑34c從壓縮機(jī)的第五中間級(jí)泄放，以冷卻漿葉前通道 60,并從其內(nèi)的前緣冷卻孔64排放。
以及，第四冷卻劑34d ,人壓縮機(jī)的第三中間級(jí)泄放，以冷卻漿 葉后通道62,并從其后緣冷卻3L66排放。
由于單級(jí)HPT 22影響依次流過(guò)葉片42和漿葉44的燃燒氣體38
內(nèi)的基本的壓力降低，可以在比全壓第一冷卻劑34a基本上更低壓力 下從壓縮機(jī)泄放第二冷卻劑34b，可以在比第三冷卻劑34c基本上更 低的壓力下從壓縮機(jī)泄放第四冷卻劑34d。
由此可以在不同的級(jí)從相同的壓縮機(jī)泄放第四冷卻劑，在比第 二冷卻劑34b較早的級(jí)中泄放第四冷卻劑34d，以在HP葉片42和 漿葉44的不同后緣孔58, 66處提供相應(yīng)的回流余量。
在圖4的優(yōu)選實(shí)施例中，在獨(dú)立的和分開(kāi)的流路68, 70， 72， 72 中在四個(gè)相應(yīng)不間的壓力和溫度下從相同的壓縮機(jī)18泄;改四種冷卻 劑34a-d。七級(jí)HP壓縮機(jī)18允許那些需用于冷卻HP葉片和漿葉的 其內(nèi)可得到的壓力匹配適當(dāng)?shù)幕亓饔嗔?。壓縮機(jī)內(nèi)更多的級(jí)允許更 大的選4奪，從那可以獲得不同的冷卻劑。
改進(jìn)渦輪和發(fā)動(dòng)機(jī)效率的基本目的是，通過(guò)較低壓力級(jí)間空氣 代替全壓CDP空氣，其中，使用高壓CDP空氣在另外傳統(tǒng)地冷卻的 高壓渦輪中是可能的。HP葉片和漿葉經(jīng)受自燃燒室20出口首先排 放的燃燒氣體38的不利環(huán)境，且葉片和漿葉的內(nèi)部冷卻劑必須用適 當(dāng)?shù)膲毫?yīng)用，以獲得圍繞葉片和漿葉的外部表面的適當(dāng)?shù)幕亓饔?量。
因而，任何用于冷卻葉片和漿葉的CDP之前的空氣固有地基本 上比CDP空氣冷，并由此可以用于改進(jìn)利用葉片和漿葉的冷卻。
由于回流余量要求渦輪漿葉44的前緣和后緣基于不同的壓力， 那么可以從壓縮機(jī)的不同級(jí)中選擇泄放空氣的不同源，以最佳匹配 那些差異。壓縮機(jī)的中間級(jí)的選擇依賴(lài)于HP壓縮機(jī)18內(nèi)的壓縮循 環(huán)及HPT 22內(nèi)相應(yīng)的膨脹循環(huán)。
由于HPT 22為單級(jí)渦輪，穿過(guò)其葉片和漿葉產(chǎn)生燃燒氣體38 內(nèi)的基本壓力降^f氐。在比CDP空氣更低的壓力下的級(jí)間泄放空氣可 以從壓縮機(jī)提取，并在不同壓力下適當(dāng)?shù)仳?qū)使至HPT,而J乃保持具 有比渦輪漿葉44的前緣和后纟彖處的燃燒氣體更大的壓力的適當(dāng)?shù)幕?流余量。
如前所述，在HP壓縮機(jī)18的七個(gè)級(jí)中的每一個(gè)步調(diào)一致地增 加空氣34的壓力和溫度，如通過(guò)相應(yīng)排的壓縮機(jī)漿葉1-7所展示的。 壓縮機(jī)內(nèi)空氣的壓力的集合或總體的增加可能很大，例如，可以達(dá) 到10-30個(gè)大氣壓力。因而，穿過(guò)壓縮機(jī)18的加壓空氣34的溫度上 升可能為幾百度。
通過(guò)在上面公開(kāi)的三個(gè)回路70, 72， 84中利用非CDP空氣， 可以獲得CDP空氣轉(zhuǎn)向的明顯的下降，及發(fā)動(dòng)機(jī)效率的相應(yīng)的大幅 增加。由于CDP空氣在發(fā)動(dòng)^L中為最貴的空氣，可歸于在其上執(zhí)行 的最大功以實(shí)現(xiàn)其的高壓，其從燃燒處理自己的任何轉(zhuǎn)向相應(yīng)地降 低發(fā)動(dòng)效率。而且，通過(guò)限制CDP空氣轉(zhuǎn)向至第一回路68,可增加 發(fā)動(dòng)機(jī)的總效率。
在圖3示出的示例性實(shí)施例中，CDP空氣不用于冷卻第一級(jí)渦 輪漿葉或轉(zhuǎn)子盤(pán)，由此傳統(tǒng)的流動(dòng)引導(dǎo)器可以在本設(shè)計(jì)中排除，其 排除了相應(yīng)的復(fù)雜性。作為代替，簡(jiǎn)單的環(huán)形密封框架96從內(nèi)殼86 徑向向內(nèi)延伸，并包括在其中心孔內(nèi)的環(huán)形密封墊，以密封地連才妄 在該排裝配螺釘之上從第二輪轂90徑向向外延伸的迷宮式密封齒。
為冷卻第一級(jí)渦輪盤(pán)、漿葉、及葉片的后部分，使用非CDP空 氣，對(duì)于增強(qiáng)的冷卻是重要的，并對(duì)于它的在改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造和 總效率中的混合效果中是重要的。由于昂貴的CDP空氣不用于渦輪 轉(zhuǎn)子冷卻，發(fā)動(dòng)機(jī)的總效率增加。
冷的空氣用于冷卻渦輪轉(zhuǎn)子、漿葉、及葉片，由此要求較少的 冷卻空氣，并還允許更長(zhǎng)的構(gòu)件壽命。由于其較低的操作溫度，可 以隨后從較便宜的超耐熱合金形成冷卻操作渦輪轉(zhuǎn)子。
如上所述排除用于CDP空氣的引導(dǎo)器系統(tǒng)，其簡(jiǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)， 并允許較低的重量。
以及，用于冷卻渦輪轉(zhuǎn)子的CDP空氣的排除允許HPTj身的重 新設(shè)計(jì)，HPT與壓縮機(jī)18和燃燒室20結(jié)合，用于進(jìn)一步地增加其 集合效率。
雖然認(rèn)為是本發(fā)明的優(yōu)選的和示例性的實(shí)施例已描述于此，對(duì)
說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，及因此希望保護(hù)于所附的權(quán)利要求中，所有這種 改動(dòng)落入本發(fā)明的真實(shí)的精神和范圍之內(nèi)。
零件列表
1-7 壓縮機(jī)漿葉
10 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)
12 中心軸線(xiàn)
14 風(fēng)扇
16 增壓壓縮機(jī)
18 高壓壓縮機(jī)
20 燃燒室
22 高壓渦輪(HPT)
24 低壓渦輪(LPT)
26 吊艙
28 旁路通道
30 第一驅(qū)動(dòng)軸
32 第二驅(qū)動(dòng)軸
34 空氣
36 燃料
38 燃燒氣體
40 導(dǎo)向葉片
42 高壓噴口葉片
44 高壓渦輪漿葉
46 轉(zhuǎn)子盤(pán)
48 低壓噴口葉片
50 低壓轉(zhuǎn)子漿葉
52 葉片前冷卻通道 54 葉片后冷卻通道
56 前緣冷卻孔
58 后緣冷卻孔
60 漿葉前冷卻通道
62 漿葉后冷卻通道
64 前緣冷卻孔
66 后緣冷卻孔
68 第一泄放回路
70 第二泄放回路
72 第三泄;改回路
74 第四泄放回路
76 燕尾槽
78 前漿葉保持器
80 后漿葉保持器
82 入口孔
84 后歧管
86 內(nèi)殼
88 前歧管
90 第二輪轂
92 外殼
94 套管(spoolies)
96 密封框架
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，包括風(fēng)扇(14)、壓縮機(jī)(18)、燃燒室(20)、高壓(HP)渦輪(22)、及低壓(LP)渦輪(24)，其連續(xù)流動(dòng)連通地安置；所述壓縮機(jī)(18)包括多排壓縮機(jī)漿葉(1-7)，用于在相應(yīng)的級(jí)內(nèi)持續(xù)地加壓空氣(34)；所述HP渦輪(22)包括一排中空噴口葉片(42)，其具有前內(nèi)部冷卻通道(52)和后內(nèi)部冷通道(54)；接著有一排中空轉(zhuǎn)子漿葉(44)，其具有前內(nèi)部冷卻通道(60)及后內(nèi)部冷通道(62)；第一、第二、第三、及第四泄放回路(68-74)流動(dòng)連通地與所述壓縮機(jī)(18)的不同級(jí)連接，用于在不同的壓力下泄放來(lái)自所述壓縮機(jī)(18)的不同級(jí)的加壓空氣，以分別提供第一、第二、第三、及第四冷卻劑(34a-d)至所述葉片前通道(52)和葉片后通道(54)及所述漿葉前通道(60)和槳葉后通道(62)。
2. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 所述第二泄放回路(70)連接于所述壓縮機(jī)(18)上，以在低于所述第 一冷卻劑(34a)的第 一壓力的笫二壓力下提供所述第二冷卻劑(34b) 至所述葉片(42);及所述第四回路(74)連接于所述壓縮機(jī)(18)上，以在低于所述第三 冷卻劑(34c)的第三壓力的第四壓力下提供所述第四冷卻劑(34d)至所 述葉片(44)。
3. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 所述葉片(42)和漿葉(44)包括相對(duì)的前緣和后緣，其具有在那里的相應(yīng)的冷卻孔(56， 58, 64， 66),并構(gòu)造為用于依次在燃燒氣體(38) 內(nèi)降壓；及所述第四回路(74)在所述第二回路(70)之前的級(jí)連接到所述壓縮 機(jī)(18),以在所述葉片(42)和漿葉(44)兩者的所述后緣孔(58, 60)處提供回流余量。
4. 如權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述第三回路(72) 在所述第一回路(68)之前的級(jí)(5)連接到所述壓縮機(jī)(18),以在所述漿 葉前緣孔(64)處提供回流余量。
5. 如權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述第三回路(72) 構(gòu)造為產(chǎn)生所述第三冷卻劑(34c)內(nèi)的靜壓，所述靜壓大于在所述漿 葉前緣孔(64)處的所述燃燒氣體(38)內(nèi)的總相對(duì)壓力。
6. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 所述壓縮機(jī)(18)包括多排壓縮機(jī)漿葉(l-7)，用于在相應(yīng)的級(jí)內(nèi)持續(xù)地加壓空氣(34);所述第一回路(68)旁路所述燃燒室(20)，以到達(dá)所述葉片前通道(52);所述第二回路(70)和第四回路(74)在所述燃燒室(20)外側(cè)從所述 壓縮機(jī)(l8)徑向向外延伸，以到達(dá)所述葉片(42)和漿葉(44)的所述后 通道(54, 62);及所述第三回路(72)延伸于所述燃燒室(20)的內(nèi)側(cè)，以到達(dá)所述漿 葉前通道(60)。
7. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 所述LP渦輪(24)包括一排第 一級(jí)LP噴口葉片(48)，直接接著所述HP漿葉(44);及所述第四回路(74)通過(guò)所述LP噴口葉片(48)徑向向內(nèi)地通過(guò)，以 到達(dá)所迷漿葉后通道(62)。
8. 如權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 通過(guò)前漿葉保持器(78)及后漿葉保持器(80)，所述漿葉(44)陷入所述盤(pán)(46)的周界內(nèi)的相應(yīng)的燕尾槽(76)內(nèi)；所述第三回路(72)在所述前漿葉保持器(78)處連接所述漿葉(44) 排；及排。
9. 如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 通過(guò)延伸于所述燃燒室(20)內(nèi)側(cè)的驅(qū)動(dòng)軸(30)，所述漿葉(44)連接到所述壓縮機(jī)漿葉(l-7);所述前漿葉保持器(78)沿所述盤(pán)(46)的前面向內(nèi)延伸，以限定環(huán) 形歧管(88),所述環(huán)形歧管(88)安置為圍繞所述盤(pán)周界與所述燕尾槽 C76)流動(dòng)連通；及所述第三回路(72)流動(dòng)連通地與所述歧管(88)連接。
10. 如權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于還包括 外殼(92),其環(huán)繞所述燃燒室(20)和HP噴口 ，以限定從所述壓縮機(jī)(18)至所述葉片后通道(52)的所述笫一回路(68);多個(gè)套管(94),其徑向地延伸穿過(guò)所述外殼(92)至所述HP噴口 ， 以限定所述第二回路(70)至所述葉片后通道(54)的出口端；所述漿葉前通道(60),其延伸至所述燕尾槽(76),以接收來(lái)所述 第三回路(72)的所述第三冷卻劑(34c);及所述漿葉后通道(62),其向后延伸穿過(guò)所述漿葉(44)的軸部至所 述后漿葉保持器(80)，以接收來(lái)所述第四回路(74)的所述第四冷卻劑 (34d)。
全文摘要
一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)包括操作性地連接在一起的壓縮機(jī)(18)、燃燒室(20)、及高壓渦輪(22)。高壓渦輪(22)包括一排噴口葉片(42)，接著有一排轉(zhuǎn)子槳葉(44)。葉片(42)和槳葉(44)具有相應(yīng)的前內(nèi)部冷卻通道和后內(nèi)部冷卻通道(52，54，60，62)。第一、第二、第三、及第四泄放回路(68，70，72，74)與壓縮機(jī)(18)的不同級(jí)流動(dòng)連通地連接，用于在不同壓力下泄放來(lái)自那里的加壓空氣，以提供冷卻劑給渦輪葉片(42)和槳葉(44)的前通道和后通道(52，54，60，62)。
文檔編號(hào)F02C7/18GK101178028SQ20071016944
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者R·J·奧爾蘭多, T·O·莫尼茲, 李經(jīng)邦 申請(qǐng)人:通用電氣公司