[发明专利]具有从压缩机到涡轮的改进的气流旋转的环管式燃气涡轮发动机的中段

说明书

关于联邦政府资助开发的声明

本发明的开发得到美国能源部予以的DE-FC26-05NT42644号合同的部分支持。因此，美国政府对本发明可以具有一定的权利。

技术领域

本发明涉及环管式燃气涡轮发动机，更具体地说，涉及一种环管式燃气涡轮发动机的中构架(midframe)部分。

背景技术

在美国专利No.7,721,547(“'547专利”)中讨论了环管式燃气涡轮发动机的传统中构架设计，该专利转让给了本发明的受让人，在此引入作为参考。'547专利的图1被复制作为本文的图1，该图示出了经过传统环管式燃气涡轮发动机10的中构架部分13的横截面。燃气涡轮发动机10的主要部件是压缩机部段12、燃烧部段16和涡轮部段48。转子组件17定位于中央并且延伸穿过这三个部段。在工作中，压缩机部段12通过进气口(未图示)接收空气并且对空气进行压缩。已压缩气流11从压缩机部段12传送到轴向扩散器14，然后气流11进入外壳19内的腔15，在腔15中，总气流11被分离并且进入环管式燃烧部段16的多个燃烧室头部18之一，其中环管式燃烧部段16以环形构型环绕转子组件17。

如图1所示，压缩机部段12包括包围交替的多排静叶片23和旋转叶片25的圆筒27、29。静叶片23可以附接至圆筒27，旋转叶片25可以安装至转子组件17以便与转子组件17一起旋转。静叶片23包括最末静叶片26和位于邻近压缩机部段12的出口处的出口导叶28。此外，旋转叶片25包括定位在最末静叶片26和出口导叶28的上游的最末级叶片24。最末静叶片26和出口导叶28用于去除离开最末级叶片24的气流11的绝对切向旋流角(在绝对参考系中相对于纵向方向测量)。

如在图1中进一步示出的，提供了承载支柱30以在燃烧部段16的外壳19处支承转子组件17的轴盖32。可以由本领域的技术人员领会的是，可以为四个燃烧室头部18中的每一个分别提供一个支柱30。如图1所示，轴向扩散器14包括内锥体36和外锥体34，并且在内锥体36和外锥体34之间的横截面积沿纵向方向68增大，使得气流11经过扩散器14扩张并且减速，从而将速度头转换成压力头。如图1中所示的，支柱30在轴盖32之间附接至轴向扩散器14的外锥体34，由此，燃烧部段16的外壳19在轴盖32处支承支柱30。

如在图1中进一步示出的，提供转子冷却抽取管道38，该转子冷却抽取管道38从腔15中抽取已压缩空气，并且将该已压缩空气传送到冷却器42中。已冷却的空气从冷却器42传送并且经过位于腔15内且将已冷却的空气引导到轴盖32的下面的转子冷却喷射管道40，以冷却发动机的旋转部件。

发动机的另一个需要冷却的部分是在通向涡轮部段48的入口处的过渡部20中的拐弯部，该拐弯部在燃气涡轮发动机10的工作过程中通常会经历特别高的热通量。为了在燃气涡轮发动机10的工作过程中冷却过渡部20的后端54，进入腔15的气流11的一部分58与过渡部20的接近最高热通量区域的后端54相接触，以便通过使用热对流来冷却过渡部20的后端54。