[发明专利]具有一体的双壁热屏蔽的主动间隙控制

说明书

在本文中提供了用于主动间隙控制的燃气涡轮发动机热控制双壁设备(312)和使用该设备的方法。该设备(312)具有环绕发动机外壳体(466)的轴向地延伸的部分的热空气分配歧管(350)。该歧管(350)具有多个集管组件(357)和多个环形喷射轨道(460)，该多个集管组件(357)具有环形供应管(354)，该多个环形喷射轨道(460)与多个供应仓室(356)中的至少一个流体供应地连通。环形喷射轨道(460)限定喷射孔(462)，该喷射孔(462)定向为在热空气(336)被从周向地延伸的排气通道(526)排出之前将热控制空气(336)冲击到外壳体(466)上，该外壳体(466)具有附接于其的至少一个热控制圈(484)。与热控制空气(336)直接接触的所有的热控制设备(312)表面由一体的双壁热屏蔽件(610)构造，该双壁热屏蔽件(610)在其中在壁之间限定气密地密封的腔(612)。

技术领域

本主题大体上涉及燃气涡轮发动机中的主动间隙控制控制，且更具体而言，涉及对供应冷却空气或热控制空气以冲击经历热生长的各种发动机结构的导管或歧管应用热屏蔽。

背景技术

轴流式燃气涡轮发动机中的旋转叶片的末梢和周围的环形护罩之间的径向间隙的控制是用于改善发动机效率的一种已知的技术。通过减小叶片末梢和护罩间隙，设计者可减小绕过叶片的涡轮工作流体的量，从而对于给定的燃料或其他发动机输入提高发动机功率输出。

主动间隙控制(ACC)指由间隙控制系统利用一定量的工作流体来调节某些发动机结构的温度且从而作为被冷却结构的热膨胀或收缩的结果来控制叶片末梢到护罩间隙(CL)的那些间隙控制布置。诸如推力、比燃料消耗(SFC)、力量(muscle)、和排气气体温度(EGT)裕度的发动机性能参数较强地取决于涡轮叶片末梢与围绕叶片末梢的静止密封件或护罩之间的间隙。因此，主动间隙控制调整来自发动机风扇和/或压缩机的冷的或相对热的空气(一般称为热控制空气)的流量，以将其喷射在高压和低压涡轮壳体上，以在所需的操作条件(地面以及高空、稳态及瞬态二者)下使壳体相对于高压和低压涡轮叶片末梢收缩。空气可流到或喷射或冲击在用于支撑围绕叶片末梢的护罩或密封件的其他静态结构(诸如作用为热控制圈的凸缘或假拟凸缘)上。

此种ACC系统的特征是，冷却空气流可响应于各种发动机、飞行器、或环境参数切换或调整，以用于在发动机操作功率范围的其中此种间隙控制最有利的那些部分期间导致叶片末梢到护罩间隙的减小。此种主动间隙控制系统通常将冷却空气发送穿过在冲击之前经由来自导管和歧管壁的热传递不利地加热冷却空气的未隔离的管道和歧管。

非常期望减少ACC热控制空气与周围的结构或流体之间的热传递，以更有效地利用热控制空气。因此，期望提供较低温度热控制空气的受控的流动，以冲击热控制圈且沿热控制圈和经历热生长的其他发动机结构的整体径向地冲刷。因此，需要一种用于燃气涡轮发动机的主动间隙控制系统，其减少穿过歧管壁到热控制空气的热传递，从而降低发动机结构上的冲击空气温度。

发明内容

本发明的方面和优点将在下列描述中部分地阐述，或可根据描述而是明显的，或可通过本发明的实践而习得。

本发明的一个实施例是一种燃气涡轮发动机热控制设备，其具有热空气分配歧管，该热空气分配歧管环绕外壳体的轴向地延伸的部分。该热空气分配歧管具有多个集管(header)组件，集管组件具有与多个供应仓室流体供应连通地配置的环形供应管。多个环形喷射轨道与多个供应仓室中的至少一个流体供应地连通，该环形喷射轨道限定喷射孔，该喷射孔定向为将热控制空气冲击到外壳体上，该外壳体具有附接到该外壳体的至少一个热控制圈。存在周向地延伸的排气通道，其可操作成在热控制空气已被通过环形喷射轨道喷射在附接于外壳体的至少一个热控制圈上且喷射到外壳体上之后将热控制空气从外壳体与歧管之间的环形区排出。与热控制空气直接接触的所有的热控制设备表面由一体的双壁热屏蔽件构造，该双壁热屏蔽件在其中在壁之间限定气密地密封的腔。