[发明专利]用于涡轮发动机的颗粒分离器组件

说明书

一种用于涡轮发动机的方法和设备，涡轮发动机具有以轴向流动布置的压缩机区段，燃烧区段和涡轮区段，其中冷却回路与压缩机区段，燃烧区段或涡轮区段中的至少一个流体连通。该方法和设备还包括从流过冷却回路的冷却空气中分离颗粒。

背景技术

发动机，特别是燃气涡轮发动机，是从通过发动机的燃烧气体流中提取能量到多个涡轮叶片上的旋转发动机。燃气涡轮发动机已经用于陆地和航海运动和发电，但是最常用于航空应用，例如用于飞行器，包括直升机。在飞行器中，燃气涡轮发动机用于推进飞行器。在地面应用中，涡轮发动机通常用于发电。另外，其中脏流体流例如包含颗粒物质的流体系统可包括例如在水箱或发电厂中的下游发动机。

用于飞行器的燃气涡轮发动机设计成在高温下操作，以使发动机效率最大化，因此可能需要冷却某些发动机部件，例如高压涡轮和低压涡轮。通常，通过将来自高压和/或低压压缩机的更冷的空气输送到需要冷却的发动机部件来完成冷却。虽然涡轮空气是高温，但它相对于压缩机空气更冷，并且可用于冷却涡轮机。当冷却涡轮时，冷却空气可以供应到各种涡轮部件，包括涡轮叶片的内部和涡轮护罩。

发动机进气中的颗粒，如灰尘，粉尘，沙子，火山灰和其他环境污染物会导致严重的压缩机腐蚀。当颗粒移动通过发动机时，它们可能在燃烧气体中熔化并随后在涡轮流动路径表面上再凝固。涡轮冷却空气中携带的颗粒可能由于冷却通道的沉积和堵塞而导致冷却损失。所有这些影响都会导致飞行器环境的运行时间缩短或“发动机在翼时间(time-on-wing)”缩短。在涡轮发动机暴露于大量空气传播颗粒的全球某些运行环境中，这个问题更加严重。

发明内容

在一个方面，一种涡轮发动机包括：发动机芯，其具有以轴向流动布置的压缩机区段，燃烧区段和涡轮区段；冷却空气回路，其与压缩机区段，燃烧区段或涡轮区段中的至少一个流体连通；颗粒分离器，其流体地联接到冷却回路并限定冷却空气通道，冷却回路中的至少一些冷却空气经过该冷却空气通道；和热交换器，其具有与颗粒分离器成一体的至少一个流体通道。

在另一方面，一种颗粒分离器组件包括颗粒分离器和热交换器，颗粒分离器和热交换器形成整体结构，颗粒分离器具有限定气流通道的外壳，并且热交换器具有形成在外壳的至少一部分中的冷却剂通道。

在又一方面，一种利用限定气流通道和清扫通道的颗粒分离器从气流中分离颗粒的方法，该方法包括使空气流过气流通道，通过改变主气流的温度来将颗粒从气流中抽出。

附图说明

在附图中：

图1是图1的燃气涡轮发动机的横截面视图。

图2是包括颗粒分离器和热交换器的颗粒分离器组件的立体视图。

图3是来自图2的颗粒分离器组件的横截面视图。

图4是示出了气流模式的图2的相同立体视图。

图5是具有热交换器的图2的颗粒分离器的第二实例的立体视图。

图6是来自图5的颗粒分离器的横截面视图。

图7是具有冷却空气回路的图1的简化示意图。

图8是具有另外的示例性冷却空气回路的图1的简化示意图。

具体实施方式

所描述的本发明的实施例涉及与颗粒分离器组件的颗粒去除相关的系统，方法和其他装置，其中颗粒分离器与热交换器是一体的。出于说明的目的，将关于飞行器燃气涡轮发动机描述本发明。然而，应该理解，本发明不限于此，并且可以在非飞行器应用中具有普遍适用性，例如其他移动应用和非移动工业，商业和住宅应用。