[发明专利]燃气涡轮发动机微粒分离器

说明书

技术领域

本发明大体涉及用于燃气涡轮发动机中的流体流的微粒分离器。

背景技术

燃气涡轮发动机可用于许多种环境中。在这些环境中的一些中，被抽到燃气涡轮发动机中的空气可能包含一定量的颗粒物质。这个颗粒物质可包括例如沙、污垢、灰尘、盐或水。这个颗粒物质可撞击到燃气涡轮发动机的内部构件上，以及损害或腐蚀那些构件，这因此可缩短发动机的工作寿命或效率。因此，声明的发明的一方面允许从进入空气中高效地分离颗粒物质，以便在这个颗粒物质到达可受损的内部构件之前，从发动机中排出颗粒物质。

发明内容

本发明的一个实施例提供一种入口微粒分离器，其在发动机核心构件(诸如压缩机、燃烧器和涡轮)的前部设置在燃气涡轮发动机的前部部分上。分离器吸入包含颗粒物质的流体流。分离器具有多个凹槽，凹槽以使吸入流体流中的大部分(如果不是所有)颗粒物质冲击凹槽的方式设置在内壁上。冲击凹槽会减小颗粒物质的回弹速度和回弹角，从而使得更容易从主发动机流体流中清除该颗粒物质，以及通过清除流径排出颗粒物质，以绕过关键的发动机构件，从而绕过发动机核心。包含少量(如果有的话)颗粒物质的吸入流体流的剩余部分被核心流径接收且被引导到发动机核心。

清除系统的另一方面提供一种用于燃气涡轮发动机的微粒分离器，微粒分离器可具有环形入口流径、环形清除流径、环形核心流径，以及设置在清除流径和核心流径之间的周向分流器。在入口流径内可围绕内表面设置多个凹槽，以协助清除微粒。

清除系统的另一个实施例可包括非环形的清除流径和主流径。

清除系统的又一个实施例提供定位在内壁表面上的凹槽，其中，凹槽的底(base)尺寸和高度尺寸之间有纵横比率。这个纵横比率可沿着凹槽的长度而改变。

清除系统的再一个实施例提供设置在内壁表面上的凹槽，其中，凹槽具有定位在内壁表面上的、具有直线或非直线侧壁轮廓的侧壁。这些侧壁轮廓可沿着凹槽的长度而改变。

另外的方面可包括设置在内壁表面上的凹槽，其中，凹槽具有根部、第一尖部、第二尖部、在根部和第一尖部之间延伸的第一侧壁，以及在根部和第二尖部之间延伸的第二侧壁。第一尖部和/或第一侧壁可相对于进入的颗粒物质流而遮盖或遮蔽根部。

附图说明

在以下图示中示出了的本发明的实施例。

图1是本发明的微粒分离器的实施例的横截面的透视图。

图2是本发明的微粒分离器的实施例的侧视横截面。

图3是沿着垂直于可用于本发明的实施例中的凹槽的实施例的那些凹槽的纵向轴线的平面得到的横截面图。

图4A和4B显示了可用于本发明的实施例中的凹槽的实施例的沿着垂直于那些凹槽的纵向轴线的平面得到的横截面。

图5A和5B示出了凹槽的实施例的沿着垂直于燃气涡轮发动机的纵向轴线的平面得到的横截面，其详细说明了凹槽的实施例的受暴露侧壁可拥有的多种轮廓。

图6A和6B是凹槽的实施例的沿着垂直于燃气涡轮发动机的纵向轴线的平面得到的横截面图，其详细说明了凹槽的实施例的受遮盖侧壁可拥有的多种轮廓。

图7是凹槽的实施例的沿着垂直于燃气涡轮发动机的纵向轴线的平面得到的横截面，其显示了受遮盖侧壁和受暴露侧壁两者上的不同的轮廓，而且还描绘了这些轮廓可如何确定凹槽根部的布置。

图8示出了具有非环形横截面的本发明的微粒分离器的实施例。

具体实施方式

典型的燃气涡轮发动机大体拥有前部端和后部端，发动机的若干构件在前部端和后端部之间顺列地排列。空气入口或进口在发动机的前部端处，并且在其中可结合整体式微粒分离器。按顺序朝后部端移动，进口后面是压缩机、燃烧室、涡轮和在发动机的后部端处的喷嘴。对本领域技术人员轻易地显而易见的将是，发动机中也可包括额外的构件，诸如例如，低压压缩机和高压压缩机、高压涡轮和低压涡轮以及外部轴。但是，这不是穷尽性列表。发动机也典型地具有沿轴向设置成通过发动机的中心纵向轴线的内部轴。内部轴连接到涡轮和空气压缩机两者上，使得涡轮对空气压缩机提供旋转输入，以驱动压缩机叶片。也可认为典型的燃气涡轮发动机具有外周边，因为它们在形状上典型地为圆柱形。