[发明专利]主动高压压缩机间隙控制

说明书

在一个实施例中，提供一种压缩机间隙控制系统(100)。压缩机间隙控制系统包括冷却空气源(126)、压缩机壳体(112)以及限定穿过压缩机壳体的冷却空气流动路径(128)。流动路径包括构造成从冷却空气源接收冷却空气的入口(132)，以及构造成将冷却空气排出至冷却空气源的出口(140)，使得流动路径限定压缩机内的闭环。

技术领域

本公开的领域大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体而言，涉及用于在各种飞行阶段处使用压缩机壳体的主动冷却控制压缩机间隙的方法和系统。

背景技术

燃气涡轮发动机典型地包括多个压缩机级，以压缩进入空气流，用于输送至燃烧器。转子叶片和压缩机壳体在各种操作阶段(如地面操作、起飞以及巡航)期间经受一定范围的温度，导致这些压缩机构件的热膨胀或收缩。典型地，压缩机级的构件设计成以最小压缩机间隙操作，以在起飞期间增强推力产生。然而，在巡航状态期间，压缩机级的操作温度高于起飞时，由于压缩机构件的热膨胀而导致较大的压缩机间隙。较大的压缩机间隙在巡航状态下降低燃气涡轮发动机的操作效率。在巡航状态下压缩机间隙减小，而不影响燃气涡轮发动机在起飞状态下的操作可在巡航状态期间提高燃气涡轮发动机的燃料效率，具有对在起飞状态下的推力产生的最小影响。

发明内容

在一个实施例中，提供一种压缩机间隙控制系统。压缩机间隙控制系统包括冷却空气源、压缩机壳体以及限定穿过压缩机壳体的冷却空气流动路径。流动路径包括构造成从冷却空气源接收冷却空气的入口，以及构造成排出冷却空气的出口，使得流动路径限定压缩机内的闭环。

在另一个实施例中，提供一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括旋转构件和静止构件，该静止构件从旋转构件沿径向向外定位，以限定其间的主流动路径。燃气涡轮发动机还包括冷却空气源和限定穿过静止构件的冷却空气流动路径。冷却空气流动路径定位在主流动路径附近，并且构造成将来自冷却空气源的冷却空气引导穿过其，以便于冷却静止构件。

在又一个实施例中，提供一种组装燃气涡轮发动机的方法。该方法包括使静止构件从旋转构件沿径向向外联接，以限定其间的主流动路径。冷却空气源与静止构件流动连通联接。该方法还包括在主流动路径附近使冷却空气流动路径形成在静止构件中，以及使冷却空气源与冷却空气流动路径流动连通联接，以将冷却空气引导穿过流动路径，以便于冷却静止构件。冷却空气源和冷却空气流动路径限定压缩机内的闭环。

技术方案1. 一种压缩机间隙控制系统，其包括：

冷却空气源；

压缩机壳体，其包绕压缩机；以及

冷却空气流动路径，其限定穿过所述压缩机壳体，所述流动路径包括构造成从所述冷却空气源接收冷却空气的入口、以及构造成排出所述冷却空气的出口，使得所述流动路径限定所述压缩机内的闭环。

技术方案2. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述压缩机壳体包括联接于彼此的多个环，并且其中所述多个环中的各个环包括至少部分地限定所述流动路径的腔。

技术方案3. 根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述多个环中的各个环包括与所述腔流动连通联接的多个周向间隔的入口，和与所述多个入口相对的与所述腔流动连通联接的多个周向间隔的出口中的至少一种。

技术方案4. 根据技术方案3所述的系统，其特征在于，所述多个入口中的至少一个入口与相邻环的所述多个出口中的对应出口流动连通联接，使得所述多个入口、所述多个出口以及所述腔限定所述流动路径。

技术方案5. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述压缩机壳体包括后部分和前部分，并且所述流动路径包括流动穿过所述后部分的第一回路以及流动穿过所述前部分的第二回路。