[发明专利]带具有冷却入口的导叶的燃气涡轮发动机

说明书

一种设备和方法，其通过经由将冷却空气发送穿过导叶中的入口(140)，使发送的冷却空气穿过导叶(62)，以及将发送的冷却空气放出到空间(130)中，来降低密封件(128)与相邻级(52,54)的叶片柱(112)之间的空间(130)中的操作空气温度，来冷却燃气涡轮发动机(10)的热部分，如燃气涡轮发动机(10)的多级压缩机(24,26)。

背景技术

涡轮发动机，以及更具体而言燃气或燃烧涡轮发动机为从燃烧气体流抽取能量的旋转式发动机，该燃烧气体流在一系列压缩机级(其包括成对的旋转叶片和静止导叶)中穿过发动机，穿过燃烧器，并且接着到许多涡轮叶片上。在压缩机级中，叶片由从转子突出的柱支承，而导叶安装于定子盘。燃气涡轮发动机用于陆地和航海运动以及发电，但最常用于航空应用，如用于飞机(包括直升机)。在飞机中，燃气涡轮发动机用于飞行器的推进。

用于飞行器的燃气涡轮发动机设计成在高温下操作以最大化发动机推力，所以某些发动机构件(如转子柱)的冷却在操作期间为必要的。典型地，冷却通过将较冷空气从高压和/或低压压缩机输送至需要冷却的发动机构件来实现。

在相邻的压缩机级中，存在如下趋势：横跨相邻级的压力想要回流穿过关于导叶的密封件，导致上游压缩机级的转子柱的附加加热，这在某些热条件下可导致上游转子柱处的温度超过其蠕变温度，导致转子柱的不需要蠕变。这对于经受最高温度的最后部或后压缩机级而言尤其如此。

发明内容

在一个方面中，本发明的实施例涉及一种用于燃气涡轮发动机的压缩机，该压缩机包括外壳体，其具有布置在轴向间隔的成组导叶中的周向间隔的导叶，以及转子，其位于外壳体内并且具有布置在轴向间隔的成组叶片中的周向间隔的叶片，该轴向间隔的成组叶片处于与成组导叶交替的轴向布置，以限定轴向布置的成对导叶和叶片，其中每对形成压缩机级。压缩机级具有在转子与导叶之间延伸的周向密封件，以流体地密封轴向相邻的压缩机级。冷却空气回路穿过导叶，并且具有导叶上的入口以及在用于导叶的对应密封件上游在转子处的出口。

在另一个方面中，本发明的实施例涉及一种用于燃气涡轮发动机的压缩机的导叶组件，该导叶组件包括导叶、密封元件，以及冷却空气回路，该导叶具有前缘和后缘，以及从根部延伸至末端的翼展，该密封元件位于根部上，该冷却空气回路穿过导叶，并且具有导叶上的入口和根部处的出口，其中出口位于密封元件的上游或下游中的至少一个。

在又一个方面中，本发明的实施例涉及一种冷却燃气涡轮发动机的多级压缩机的方法。该方法包括通过将压缩机空气发送穿过导叶中的入口，使发送的压缩机空气穿过导叶，以及将发送的压缩机空气放出到在导叶上游的空间中，来将密封件与相邻级的叶片柱之间的空间中的操作空气温度降低到叶片柱的蠕变温度以下。

技术方案1. 一种用于燃气涡轮发动机的压缩机，其包括：

外壳体，其具有布置在轴向间隔的成组导叶中的周向间隔的导叶；以及

转子，其位于所述外壳体内，并且具有布置在轴向间隔的成组叶片中的周向间隔的叶片，所述轴向间隔的成组叶片处于与所述成组导叶交替的轴向布置，以限定轴向布置的成对导叶和叶片，其中每对形成压缩机级；

所述压缩机级具有在所述转子与所述导叶之间延伸的周向密封件，以流体地密封轴向相邻的压缩机级；以及

冷却空气回路，其穿过所述导叶，并且具有在所述导叶上的入口以及在用于所述导叶的对应密封件上游在所述转子处的出口。

技术方案2. 根据技术方案1所述的压缩机，其特征在于，所述入口位于所述导叶的中间翼展区域中。

技术方案3. 根据技术方案2所述的压缩机，其特征在于，所述入口沿所述流动方向为长形的。

技术方案4. 根据技术方案3所述的压缩机，其特征在于，所述入口位于所述导叶的压力侧上。

技术方案5. 根据技术方案4所述的压缩机，其特征在于，所述入口包括凹穴。