[发明专利]主动间隙控制方法和设备

说明书

本发明提供一种涡轮机(110)，所述涡轮机包括压缩机(124)、环状内壳(119)和环状外壳(118)。所述环状内壳(119)和所述环状外壳(118)限定介于两者之间的至少一个腔(302)。所述间隙控制系统(151)包括集管系统(204)，所述集管系统包括至少一个导管(208)，所述至少一个导管设置在所述腔内并且配置成在所述腔之间输送冷却流体流。所述间隙控制(151)系统还包括碰撞系统(206)，所述碰撞系统包括管座(210)和至少一个增压室(216)，所述至少一个增压室配置成将所述冷却流体流输送到所述环状内壳(119)。所述导管(208)配置成将所述冷却流体流输送到所述碰撞系统。

技术领域

本发明的领域大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更确切地，涉及燃气涡轮发动机中的主动间隙控制方法和设备。

背景技术

至少一些已知的飞行器发动机的多个内部部件内会在操作期间发热，例如但不限于高压压缩机，该高压压缩机包括转子盘、连接到转子盘的压缩机叶片以及容纳该高压压缩机的壳体。该转子盘、压缩机叶片以及压缩机壳体的不同热膨胀会改变压缩机叶片尖端与压缩机壳体内表面之间的间隙。当压缩机叶片尖端与压缩机壳体内表面之间的间隙较大时，发动机效率低下，进而导致压缩机压力提升能力的下降和稳定性的下降。主动间隙控制可维持压缩机叶片尖端与内部压缩机壳体之间的间隙。用于控制压缩机叶片尖端与内部压缩机壳体之间的间隙的至少一些已知方法是主动热控制和主动机械控制。例如，一些已知的主动热控制方法使用压缩机放气和风扇排气来冷却内部压缩机壳体。压缩机放气和风扇排气被导向到内部压缩机壳体的径向外表面。所述压缩机放气和风扇排气会冷却内部压缩机壳体。主动热控制方法的热响应缓慢。

此外，一些已知的主动机械控制方法使用联动和传动来控制压缩机叶片尖端与内部压缩机壳体之间的间隙。连接到协调环和执行器的分段式护罩独立地控制每个护罩的定位。主动机械控制方法具有快速响应速率，但是主动机械控制方法所需的额外设备会增加飞行器的重量。

发明内容

在一个方面中，本发明提供了一种涡轮机的间隙控制系统。所述涡轮机包括限定旋转轴的压缩机以及周向延伸在所述压缩机的至少一部分上方的环状内壳。所述环状内壳包括径向外表面。所述涡轮机进一步包括环状外壳，所述环状外壳延伸在所述环状内壳的至少一部分上方。所述环状内壳和所述环状外壳限定介于两者之间的多个腔。所述间隙控制系统包括集管系统，所述集管系统包括设置在所述多个腔内的多个导管。所述多个导管沿所述环状内壳轴向延伸。所述多个导管配置成在所述多个腔之间输送冷却流体流。所述间隙控制系统还包括：碰撞系统，所述碰撞系统包括管座以及多个增压室，所述多个增压室配置成将所述冷却流体流输送到所述环状内壳的径向外表面并且设置在所述多个腔内。所述碰撞系统围绕所述环状内壳周向延伸。所述多个导管配置成将所述冷却流体流输送到所述碰撞系统。所述间隙控制系统进一步包括通路系统，所述通路系统包括多个通路，所述多个通路设置在所述环状外壳的径向外表面上，并且配置成将所述冷却流体流输送到所述涡轮机。其中，所述多个导管配置成控制所述冷却流体流向所述集管系统流动。

其中，所述至少一个腔包括第一腔、第二腔和第三腔，所述集管系统配置成将所述冷却流体流从所述第一腔经由所述第二腔输送到所述第三腔。

其中，放气槽将所述冷却流体流输送到所述第一腔，并且放气槽将所述冷却流体流输送到所述第二腔。

其中所述的间隙控制系统进一步包括设置在所述第二腔与第三腔之间的壁，所述壁配置成将所述第二腔与所述第三腔隔离。

其中，所述壁包括保温材料。

其中，所述通路系统包括空气阀。

其中所述的间隙控制系统，进一步包括控制器，所述控制器配置成控制所述空气阀的位置。

其中，所述冷却流体包括空气。