[发明专利]用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的系统

说明书

一种用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的系统包括转子盘和联接到转子盘的转子叶片。此外，该系统包括定位在转子叶片外侧的外涡轮部件，使得在转子叶片和外涡轮部件之间限定间隙。此外，该系统包括热交换器，该热交换器构造成接收从燃气涡轮发动机放出的冷却空气流并将热量从接收的冷却空气流传递到冷却剂流以产生冷却的冷却空气。此外，该系统包括构造成控制冷却剂流向热交换器的阀。在这方面，冷却的冷却空气被供应到转子盘或转子叶片中的至少一个以调节转子叶片和外涡轮部件之间的间隙。

技术领域

本公开大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地，涉及一种用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的系统。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段。在操作期间，压缩机区段逐渐增加进入发动机的空气压力并将该压缩空气供应到燃烧区段。压缩空气和燃料在燃烧区段内混合并在燃烧室内燃烧以产生高压高温燃烧气体。燃烧气体在离开发动机之前流过由涡轮区段限定的热气路径。在这方面，涡轮区段将来自燃烧气体的能量转化为旋转能量。具体地，涡轮区段包括多个转子叶片，其从流过其中的燃烧气体中提取动能和/或热能。提取的旋转能量又用于旋转一个或多个轴，从而驱动燃气涡轮发动机的压缩机区段和/或风扇组件。

通常，希望最小化转子叶片的外尖端与相邻的护罩或鼓之间的间隙，以最大化由转子叶片提取的能量的量。然而，转子叶片在发动机的热循环期间相对于护罩/鼓膨胀和收缩。因此，转子叶片和护罩/鼓之间的间隙通常随着发动机升温而减小。在这方面，当在发动机冷运行期间叶片尖端和护罩/鼓之间的间隙最小时，当发动机升温时叶片尖端可能接触护罩/鼓。相反，当叶片尖端和护罩/鼓之间的间隙被优化用于热运行时，这种间隙可能足够大以在发动机冷运行期间降低能量提取效率。

因此，用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的改进系统将在该技术中受到欢迎。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践获知。

在一个方面，本主题涉及一种用于控制燃气涡轮发动机内的叶片间隙的系统。燃气涡轮发动机限定轴向中心线和与轴向中心线正交延伸的径向方向。该系统包括转子盘和联接到转子盘的转子叶片。此外，该系统包括沿径向方向定位在转子叶片外侧的外涡轮部件，使得在转子叶片和外涡轮部件之间限定间隙。此外，该系统包括构造成接收从燃气涡轮发动机放出的冷却空气流并将热量从接收的冷却空气流传递到冷却剂流以产生冷却的冷却空气的热交换器。此外，该系统包括构造成控制冷却剂流向热交换器的阀。在这方面，冷却的冷却空气被供应到转子盘或转子叶片中的至少一个以调节转子叶片和外涡轮部件之间的间隙。

在另一方面，本主题涉及一种用于控制燃气涡轮发动机内的叶片尖端间隙的系统。燃气涡轮发动机限定轴向中心线和与轴向中心线正交延伸的径向方向。该系统包括构造成沿第一方向旋转的内转子和联接到内转子的内转子叶片。此外，该系统包括构造成沿与第一方向相反的第二方向旋转的外转鼓和联接到外转鼓的外转子叶片。此外，该系统包括热交换器，该热交换器构造成接收从燃气涡轮发动机放出的冷却空气流并将热量从接收到的冷却空气流传递到冷却剂流以产生冷却的冷却空气。此外，该系统包括第一空气阀和第二空气阀，该第一空气阀被构造成将冷却的冷却空气的第一部分引导至该外转鼓以及引导冷却的冷却空气的第二部分以冷却该内转子；该第二空气阀被构造成将冷却空气的第一部分引导至该外转鼓以及引导冷却空气的第二部分以冷却该内转子。如此，冷却的冷却空气被供应到外转鼓或内转子中的至少一个以调节限定在内转子叶片和外转鼓之间的第一间隙以及外转子叶片和内转子之间的第二间隙。

参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图说明了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：