[发明专利]可变几何形状喷射器

说明书

技术领域

本申请一般地涉及燃气涡轮发动机，并且更具体而言，涉 及带有可变几何形状喷嘴和混合管的喷射器的使用以便在任何环境 温度下优化喷射器和燃气涡轮发动机的性能。 背景技术

在燃气涡轮发动机中，来自压缩机的一部分进入空气流可 被转向以冷却各种涡轮构件。然而，被转向的空气可消耗通过压缩机 的总的空气流的较大部分(约百分之二十之多)。因此，改进这些寄生 (parasitic)空气流的控制和管理可增加燃气涡轮发动机的总性能和效 率。

例如，空气可从压缩机中抽取以用作各种涡轮构件的冷却 流。因此，抽取的空气绕过燃烧系统。为了该目的，喷射器经常是有 用的。放出空气(bleed air)可从例如压缩机的十三级中抽取以冷却涡轮 的第二级喷嘴。放出空气还可从另一级(例如，处于比从第十三级中所 抽取的更低的压力和温度下的第九级)中抽取以用于将冷却空气供应 给涡轮的第三级喷嘴。然而，抽取端口经常提供处于太高压力和/或温 度下的冷却空气流。因此，该流可被节流到所期望的压力和/或温度。 然而，这种调节可能导致能量的净损耗。通过使用喷射器，低压力/ 温度的空气流可与高压力/温度的空气流相混合以提供处于中间压力 和温度下的空气流，以便管理用于冷却涡轮级所需的压力和温度。因 此，喷射器利用低压力和温度的空气流，该空气流在其它情况下可能 作为废能而浪费。

喷射器通常不具有任何运动部件。相反地，喷射器的尺寸 适于以最佳的方式提供处于ISO条件(典型地约59华氏度(约15摄氏 度))下的所需的空气流。然而，每日的温度变化将对喷射器的运行特 性产生影响。换句话说，喷射器在不同的日子和在每天不同的时间可 能表现不同。在炎热天，喷射器可输送比所需更多的空气，并且因此 可溢流。这样的溢流可能不影响喷射器的寿命，但是性能利益可能受 损。在炎热天(高于约70华氏度(约21.1摄氏度))并处于部分负载(例如， 低于涡轮上的约百分之五十的负载)下通常存在用于喷射器的最佳运 行状况。相反地在寒冷天，可需要平行于喷射器的旁路管线以提供喷 射器不能单独供应的附加的冷却流。

因此，期望可适应环境条件中的每日变化的喷射器系统。 这样的系统优选地可总体上增加燃气涡轮发动机的输出和效率。 发明内容

因此，本申请提供一种用于涡轮发动机的喷射器。喷射器 可包括可变几何形状动力(motive)喷嘴和定位在可变几何形状动力喷 嘴下游的可变几何形状混合管。

本申请还提供一种利用具有可变几何形状喷嘴和可变几何 形状混合管的喷射器而将空气流从压缩机提供到涡轮的方法。该方法 可包括步骤：在寒冷的环境温度下，扩大可变几何形状喷嘴并缩小可 变几何形状混合管。该方法还可包括步骤：在炎热的环境温度下，缩 小可变几何形状喷嘴并扩大可变几何形状混合管。

本申请还提供一种用于涡轮发动机的喷射器。该喷射器可 包括带有许多齿的可变几何形状动力喷嘴和具有定位在混合腔内的 柔性插入件的可变几何形状混合管。

在结合数个附图和所附的权利要求来审阅下文详细描述 后，本申请的这些及其它特征对本领域中的普通技术人员来说将变得 显而易见。 附图说明

图1是带有已知喷射器的燃气涡轮发动机的压缩机和涡轮 区段的示意图。

图2是已知喷射器的侧视截面图。

图3是如本文中所描述的可变几何形状喷射器的侧视截面 图。

图4是用于与图3的可变几何形状喷射器一起使用的V形 喷嘴的侧视截面图。

图5是V形喷嘴的示意图。

图6是V形喷嘴的侧视截面图。

图7是如可与图3的可变几何形状喷射器一起使用的混合 管的侧视截面图。