[发明专利]与用于涡轮发动机的导流器有关的方法、系统和/或装置

说明书

技术领域

本申请一般地涉及用于改进涡轮发动机的效率和/或运行的 方法、系统和/或装置，如文中所使用并且除非另有特别指出，这意味 着包括所有类型的涡轮发动机或旋转发动机，包括燃气涡轮发动机、 航空发动机、蒸汽涡轮发动机等。更具体而言，但不作为限制性的是， 本申请涉及与用于涡轮发动机的改进的导流器(inducer)设计有关的方 法、系统和/或装置。

背景技术

燃气涡轮发动机典型地包括冷却系统，该冷却系统将冷却空 气提供到涡轮机转子部件(例如，涡轮机叶片)，以便限制由这样的部 件所经受的温度。现有技术的冷却系统通常从发动机的压缩机中获得 用来冷却涡轮机部件的空气，之后空气被转向并随后被引导通过轴向 通路到发动机的涡轮机区段。通常称为径向-轴向导流器的器件通常设 置在这样的轴向通路的出口端处。一般地说，导流器为一种用于加速 和引导燃气涡轮发动机中的空气流的器件。导流器主要用于使从压缩 机排出的轴向空气流改变方向，以使得该流相对于转动的转子正切且 在相同的方向中，这是为何这些部件经常称为“径向-轴向导流器”的 原因。以这种方式使空气流改变方向允许空气流更高效地通过转动的 转子中的转动孔。这样，冷却空气可向下游运动并供应例如形成在中 空翼形件中的冷却通道。此外，导流器降低了冷却空气的压力，这降 低了流的相对温度。温度的降低毫无疑问允许压缩空气流更有效地冷 却下游部件。

传统的导流器常被描述为具有“喇叭”外观，因为其通常具 有自上游端处的大圆形开口起而变窄的圆锥外形。本领域中的普通技 术人员将理解的是，该圆锥外形变窄到表示导流器最窄的截面的喉 部。自喉部起，导流器具有延伸到后缘处的出口的近似圆柱形的轮廓。 出口通常具有被精调以用于高效的空气动力学性能的高度优化的几 何形状。

对于现场条件或其它变量来说，要求加工(即，扩大)喉部以 便可获得更佳性能不是罕见的。例如，可需要这些调整以便向下游输 送充分供应的冷却空气。然而，包括自喉部延伸到后缘的圆柱形区域 的传统导流器设计使得在不使后缘的优化几何形状变形或不对其造 成损坏的情况下这样的改进基本上不可能。因此，需要一种改进的导 流器设计，其允许调整喉部几何形状的节省成本的方法。

发明内容

因此，本申请描述了一种包括异型喉部(profiled throat)的导 流器。在一些实施例中，导流器包括在异型喉部上游的带有相对大的 圆形进口的圆锥外形，该圆锥外形变窄到异型喉部，并且在异型喉部 下游，该导流器包括自异型喉部起变宽的下游区段；并且导流器包括 径向-轴向导流器、纯轴向导流器以及纯径向导流器中的一种。

在一些实施例中，异型喉部包括近似缩放 (convergent-divergent)喷嘴几何形状；并且导流器为径向-轴向导流器 并构造成引导和加速燃气涡轮发动机中的冷却气流。在一些实施例 中，异型喉部包括上游变窄部、狭窄中间区段以及下游变宽部。

在一些实施例中，异型喉部的上游变窄部包括在上游端处比 在下游段处宽的近似平滑的圆锥外形；异型喉部的下游变宽部包括在 上游端处比在下游端处窄的近似平滑的圆锥外形；并且狭窄中间区段 包括通过喉部的最窄区段，并且位于上游变窄部和下游变宽部之间， 该最窄区段包括带有最小截面面积的区段。

在一些实施例中，狭窄中间区段包括在上游变窄部的缩小和 下游变宽部的增宽之间的向内径向脊部(crest)。在一些实施例中，异 型喉部最初构造成提供通过其的期望的最低流量水平。在一些实施例 中，期望的最低流量水平包括被认定为对于满足运行标准而言所必需 的最低流量水平。

在一些实施例中，导流器的下游区段构造成适应 (accommodate)通过其的期望的最大流量。在一些实施例中，期望的最 大流量水平包括被认定为对于满足运行标准而言所必需的最大流量 水平。

在参阅结合附图的优选实施例的下文详细描述和所附权利 要求后，本申请的这些及其它的特征将变得显而易见。

附图说明

通过仔细研究结合附图的本发明的示例性实施例的下文更 详细的描述，将更充分地明白和理解本发明的这些及其它的目标和优 点，其中：

图1是本申请的一定的实施例可在其中使用的示例性涡轮发 动机的截面图；

图2是带有圆柱形喉部的传统导流器设计的视图；以及