專利名稱：減少冷卻空氣流的壓氣機(jī)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及渦輪機(jī)，尤其涉及改善渦輪機(jī)中冷卻的系統(tǒng)和方法。
燃?xì)廨啓C(jī)通常包括一核心發(fā)動(dòng)機(jī)，按順序流動(dòng)關(guān)系具有一多級(jí)軸流式低壓壓氣機(jī)和供應(yīng)高壓空氣流給燃燒室的一多級(jí)軸流式高壓壓氣機(jī)。這些壓氣機(jī)包括稱作定子的靜止部件級(jí)和稱作轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)部件級(jí)，后者增加功，并壓縮進(jìn)入核心發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的空氣流。
供給燃燒室的高壓壓縮空氣流的一部分與燃料混合，被點(diǎn)燃，并用來產(chǎn)生有推進(jìn)力的熱燃燒氣體，這些燃燒氣體繼續(xù)向下游流到多級(jí)流道中的一個(gè)。具體地說，這些燃燒氣體流經(jīng)自熱推進(jìn)燃燒氣體吸取能量的一個(gè)或多個(gè)渦輪級(jí)，以驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，并產(chǎn)生其它有用功，例如，一高壓渦輪機(jī)可由熱推進(jìn)燃燒氣體轉(zhuǎn)動(dòng)，并可用一根軸連于高壓壓縮機(jī)，使高壓渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)高壓壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)子。
一種常用的旁通渦輪機(jī)在高壓渦輪機(jī)的后部增加一低壓渦輪機(jī)，以驅(qū)動(dòng)低壓壓氣機(jī)和一前風(fēng)扇。該前風(fēng)扇處在空氣流的前方，并推動(dòng)空氣流進(jìn)入低壓壓氣機(jī)。經(jīng)低壓壓氣機(jī)不進(jìn)核心發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流由流量分流器引導(dǎo)流經(jīng)一風(fēng)扇旁通管道。來自風(fēng)扇的旁通空氣流離開風(fēng)扇旁通管道，以產(chǎn)生大部分的發(fā)動(dòng)機(jī)推力。其余的發(fā)動(dòng)機(jī)推力來自在離開各渦輪機(jī)級(jí)并在排氣噴咀外被加速后的核心發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流。
渦輪機(jī)被構(gòu)造成在高溫下工作以使發(fā)動(dòng)機(jī)推力最大。發(fā)動(dòng)機(jī)部，諸如高壓渦輪機(jī)部件的冷卻由于這些部件中所用材料的熱應(yīng)力限制是必要的。通常，較冷的空氣流自壓氣機(jī)的出口抽取，它用于冷卻，例如，渦輪機(jī)翼面。
例如，一部分低壓壓縮空氣流可自低壓壓縮機(jī)抽取供渦輪機(jī)區(qū)冷卻，機(jī)體增壓，防冰和其它用途。提高壓氣機(jī)中空氣流的壓力也提高了空氣流的相對溫度，從而使它希望能在最低級(jí)數(shù)后從壓氣機(jī)中抽取空氣流。不幸的是，較低的壓力和灼熱的空氣流溫度限制了冷卻這些發(fā)動(dòng)機(jī)部件的壓縮空氣流的有效利用。
因此，希望對高溫渦輪機(jī)部件提供較冷的空氣流。此外，希望提高該較冷空氣流的壓力，以冷卻更多的部件，并減少所用冷卻空氣的數(shù)量。
借助于一種冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)便能達(dá)到這些和其它的目的，它利用一現(xiàn)有渦輪機(jī)來驅(qū)動(dòng)一主高壓壓氣機(jī)和一輔助高壓壓氣機(jī)。
更具體地說，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)將一部分主空氣流自在主高壓壓氣機(jī)內(nèi)構(gòu)成的主通道轉(zhuǎn)入在輔助高壓壓氣機(jī)內(nèi)構(gòu)成的輔助通道，該冷卻空氣流受配置在輔助通道內(nèi)的轉(zhuǎn)子進(jìn)一步壓縮。
一熱交換器連于輔助通道以冷卻該冷卻空氣流。主高壓壓氣機(jī)將壓縮空氣引入一燃燒室。輔助通道將冷卻空氣流自輔助高壓壓氣機(jī)引到燃燒室周圍，并流經(jīng)壓氣機(jī)下流的高壓渦輪機(jī)葉輪級(jí)和高壓渦輪機(jī)葉片。該冷卻空氣流然后被用來冷卻高壓渦輪機(jī)葉輪和葉片級(jí)，并供薄層冷卻。
冷卻空氣流的冷卻壓力的增加允許在冷卻回路構(gòu)造、冷卻空氣流的有效利用，能被冷卻空氣流冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)部件數(shù)量增加方面有較大的浴度。此外，該冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)致總效率改善，并使輔助部件減至最小。


圖1是包括一前風(fēng)扇，一低壓壓氣機(jī)和一高壓壓氣機(jī)的渦輪機(jī)橫剖面圖；圖2是圖1中所示高壓壓氣機(jī)的簡圖，表示一冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)；圖3是圖2中所示冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)的另一實(shí)施例的簡圖；圖4是圖3中所示冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)的又一實(shí)施例的簡圖。
圖1是渦輪機(jī)10的橫剖面，對稱于中心軸線20。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括按順序流動(dòng)關(guān)系包括一前風(fēng)扇30，一多級(jí)低壓壓氣機(jī)40和一多級(jí)主高壓壓氣機(jī)52。主高壓壓氣機(jī)52與燃燒器66和高壓渦輪機(jī)68成流體連通。一風(fēng)扇旁通管道120包圍壓氣機(jī)40和52。
在渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，一空氣流可經(jīng)風(fēng)扇30向下游移動(dòng)，進(jìn)入多級(jí)低壓壓氣機(jī)40，或經(jīng)旁通管道120流出。受壓縮的空氣流經(jīng)主高壓壓氣機(jī)52繼續(xù)流向下游，在主高壓壓氣機(jī)52內(nèi)，空氣受高度增壓。至少一部高壓空氣被引向燃燒器66，與燃料混合，并點(diǎn)燃以產(chǎn)生灼熱燃?xì)?，它進(jìn)一步流向下游，并被利用來驅(qū)動(dòng)前風(fēng)扇30，低壓壓氣機(jī)40和主高壓壓氣機(jī)52。
圖2圖示一渦輪機(jī)(示于圖1)的冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)50。冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)50包括主高壓壓氣機(jī)52，與一輔助高壓壓氣機(jī)54成流體連通。主高壓壓氣機(jī)52包括若干轉(zhuǎn)子56，由若干跟一定子殼體60相連的轉(zhuǎn)子罩58包圍。定子殼體60包圍若干定子62。一主流道，或通道64由轉(zhuǎn)子56，轉(zhuǎn)子罩58、定子殼體60和定子62構(gòu)成。主通道64經(jīng)主高壓壓氣機(jī)52、燃燒器66和高壓渦輪機(jī)68延伸。
一輔助流道，或通道70與主通道64相連成流體連通，將一部分主空氣流自主高壓壓氣機(jī)52轉(zhuǎn)到高壓渦輪機(jī)68而不通過燃燒器66。輔助通道70由一第一部分72和一第二部分74構(gòu)成，經(jīng)一主熱交換器76、輔助高壓壓氣機(jī)54和一高壓渦輪機(jī)葉輪78延伸。輔助通道70旁通燃燒器66，在點(diǎn)80處和高壓渦輪機(jī)葉輪78處與主通道64成流體連通。
主熱交換器76與主高壓壓氣機(jī)52及輔助高壓壓氣機(jī)54成流體連通。主熱交換器76包括一主進(jìn)口82、一主入口84，一輔助進(jìn)入口86和一輔助出口88。主熱交換器的主入口82與主高壓壓氣機(jī)52成流體連通，而主熱交換器的主出口84與輔助高壓壓氣機(jī)54成流體連通。主熱交換器輔助進(jìn)口86和輔助出口88與一冷卻流成流體連通，這在下面要更充分地說明。主熱交換器的主入口82和主出口經(jīng)第一部分72和第二部分74連于輔助通道70。
輔助通道70包括與第一部分90和第二部分74相連的一第一定子90和一第二定子92。一轉(zhuǎn)子94經(jīng)一高壓軸96連于高壓渦輪機(jī)68和轉(zhuǎn)子56。轉(zhuǎn)子94，第一定子90和第二定子92與輔助通道70成流體連通。
輔助通道70連于高壓渦輪機(jī)葉輪78，并與其成流體連通。第一導(dǎo)管98連于高壓渦輪機(jī)葉輪78和輔助熱交換器100，并與其成流體連通。輔助熱交換器100包括一主入口102，一主出口104，一輔助入口(未示)和一輔助出口(未示)。
輔助熱交換器主出口104與高壓渦輪機(jī)葉輪78相連，并成流體連通。輔助熱交換器100的輔助入口和輔助出口也與所述冷卻流成流體連通，這些下文還要更充分的說明。第二導(dǎo)管106連于并流體連通于高壓渦輪機(jī)葉輪78和渦輪機(jī)68。
渦輪機(jī)68連于并流體連通于一第三導(dǎo)管108。第三導(dǎo)管108連于并流體連通于高壓渦輪機(jī)葉輪78。渦輪機(jī)68包括一冷卻腔(未示)，兩高壓渦輪機(jī)葉片78包括一前區(qū)110和一后區(qū)112。在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)50僅包括主熱交換器76。此外，輔助通道70可采用任何數(shù)目的定子90和92及轉(zhuǎn)子94。
在渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期，一部分主空氣流自主通道64經(jīng)輔助通道70轉(zhuǎn)移，被用作冷卻空氣流來冷卻燃燒室66下游的發(fā)動(dòng)機(jī)部件。該冷卻空氣流在輔助通道70內(nèi)受熱交換器76和輔助高壓壓氣機(jī)54的冷卻和壓縮。主熱交換器76和輔助熱交換器100將冷卻空氣流引入與所述冷卻流接觸，以冷卻該冷卻空氣流。所述冷卻流可以是從風(fēng)扇旁通管道120(示于圖1)引出的前風(fēng)扇空氣流，來自低壓壓氣機(jī)40(示于圖1)的排氣，或發(fā)動(dòng)機(jī)燃料流(示于圖4)。
主熱交換器76依靠使所述冷卻流流過一些管子或?qū)Ч?未示)來工作。該冷卻流然后橫越輸送該冷卻流的管子或?qū)Ч芑蜓仄渲車灰龑?dǎo)。一熱交換器設(shè)置在該冷卻流和冷卻空氣流之間，將熱或能量自該冷卻空氣流轉(zhuǎn)移到該冷卻流。該冷卻空氣流此時(shí)被冷卻，而該冷卻流被加熱。當(dāng)該冷卻流為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料時(shí)，它變熱，而當(dāng)被引入燃燒器66時(shí)，較快膨脹，并產(chǎn)生能量。
圖3圖示渦輪機(jī)(示于圖1)的一冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)150。冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)150包括一主高壓壓氣機(jī)152，與一輔助高壓壓氣機(jī)154或流體連通。如圖3所示，主高壓壓氣機(jī)152包括若干轉(zhuǎn)子156，被若干連于一定子殼體160的轉(zhuǎn)子罩158包圍。定子殼體160包圍若干定子162。
一主流道或通道164由轉(zhuǎn)子156、轉(zhuǎn)子罩158、定子殼體160和定子162構(gòu)成。主通道164經(jīng)主高壓壓氣機(jī)152、燃燒器166和一高壓渦輪機(jī)168延伸。燃燒器166和高壓渦輪機(jī)168完全類同于燃燒器66和高壓渦輪機(jī)68(示于圖1和2)。
一輔助流道或通道170連于并流體連通于主通道164，將一部分主空氣流自主高壓壓氣機(jī)152轉(zhuǎn)到高壓渦輪機(jī)168而不通過燃燒器166。輔助通道170由第一部172和第二部174接界，經(jīng)輔助高壓壓氣機(jī)154、熱交換器176和渦輪機(jī)168延伸。輔助通道170旁通燃燒器166，在點(diǎn)178和高壓渦輪機(jī)葉輪180處與主通道164成流體連通。
一轉(zhuǎn)子182由一高壓軸184連于高壓渦輪機(jī)168和轉(zhuǎn)子156。輔助通道170包括一個(gè)連于第一部172和第二部174的第一定子186。轉(zhuǎn)子182和定子186與輔助通道170成流體連通。
輔助通道170連于并流體連通于熱交換器176，它包括一主入口188和一主出口190。熱交換器176還包括一輔助入口192和一輔助出口194，與一冷卻流成流體連通，在有關(guān)圖2的工作原理方面作了詳細(xì)說明。一第二定子196與主出口190及第一導(dǎo)管198成流體連通，第一導(dǎo)管198連于且流體連通于高壓渦輪機(jī)168。
渦輪機(jī)168連于且流體連通于一第一導(dǎo)管200。第二導(dǎo)管200包括一第三定子202。第二導(dǎo)管200連于且流體連通于高壓葉輪180。沿輪機(jī)168包括一冷卻腔(未示)，高壓葉輪180包括一前區(qū)204和一后區(qū)206。此外，輔助通道170和冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)150可采用任數(shù)目和構(gòu)形的定子186。196和202，轉(zhuǎn)子182和熱交換器178。
在渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，一部分主空氣流自主高壓壓氣機(jī)152轉(zhuǎn)到輔助高壓壓氣機(jī)154，并被用作一冷卻空氣流，以冷卻燃燒器166下游的發(fā)動(dòng)機(jī)部件。該冷卻空氣流經(jīng)輔助高壓壓氣機(jī)154進(jìn)一步壓縮，并為熱交換器176所冷卻。
熱交換器176引導(dǎo)該冷卻空氣流與所述冷卻流接觸，并冷卻該冷卻空氣流，這在關(guān)于圖2的工作原理方面已作了詳細(xì)討論。該冷卻流可以是自風(fēng)扇旁通管道120(示于圖1)引出的前風(fēng)扇空氣流，來自低壓壓氣機(jī)40(示于圖1)的排氣，或發(fā)動(dòng)機(jī)燃料流(示于圖4)?；蛘?，輔助高壓壓氣機(jī)154可以是由低壓渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的輔助低壓壓氣機(jī)，或渦輪機(jī)168和低壓渦輪機(jī)的某種組合。
圖4圖示渦輪機(jī)(示于圖1)的冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)250。冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)250包括一主高壓壓氣機(jī)252，經(jīng)燃燒器258的燃燒器殼256和主熱交換器260與輔助高壓壓氣機(jī)254成流體連通。如圖4所示，主高壓壓氣機(jī)252包括若干轉(zhuǎn)子262，它們由連于一定子殼266的若干轉(zhuǎn)子罩264包圍。定子殼266包圍若干定子268。
一主流道或通道270由一些轉(zhuǎn)子262，轉(zhuǎn)子罩264，定子殼266和定子268構(gòu)成。主通道270經(jīng)一主高壓壓氣機(jī)252，燃燒器258和一高壓渦輪機(jī)272延伸。燃燒器258和高壓渦輪機(jī)272完全類同于燃燒器66和高壓渦輪機(jī)68(示于圖1、2和3)。
一輔助流道或通道274連接于燃燒器殼體256，與主通道270成流體連通，將一部分主空氣流自主高壓壓氣機(jī)252轉(zhuǎn)到高壓渦輪機(jī)272，而不通過燃燒器258。輔助通道274由第一部276和第二部278接界，并經(jīng)輔助高壓壓氣機(jī)254和一高壓渦輪機(jī)葉輪280延伸。輔助通道274旁通燃燒器258，在點(diǎn)282和高壓渦輪機(jī)葉輪280處與主通道270成流體連通。
一轉(zhuǎn)子282經(jīng)一根高壓軸284連于高壓渦輪機(jī)272和轉(zhuǎn)子262。輔助通道274包括連于第一部276和第二部278的一第一定子286和一第二定子288。轉(zhuǎn)子282、第一定子286和第二定子288與輔助通道274成流體連通。
燃燒器258包括一個(gè)被燃燒器殼256包圍的內(nèi)燃腔290。燃燒器殼256連于且流體連通于主熱交換器260。主熱交換器260包括一主入口292，一主出口294，一輔助入口296和一輔助出口298。
輔助通道274連于且流體連通于高壓渦輪機(jī)葉輪280。第一導(dǎo)管300連于且流體連通于高壓渦輪機(jī)葉輪280和一輔助熱交換器302。輔助熱交換器302包括一主入口304，一主出口306，一輔助入口(未示)和一輔助出口(未示)。
輔助熱交換器主出口306連于且流體連通于高壓渦輪機(jī)葉輪280。輔助熱交換器302的輔助入口和輔助出口還與所述冷卻流成流體連通，下面還要更充分地說明。一第二導(dǎo)管310連于且流體連通于高壓渦輪機(jī)葉輪280和渦輪機(jī)272。
渦輪機(jī)272連于且流體連通于一第三導(dǎo)管312，第三導(dǎo)管連于且流體連通于高壓渦輪機(jī)葉輪。渦輪機(jī)272包括一冷卻腔(未示)，而高壓渦輪機(jī)葉輪280包括一前區(qū)314和一后區(qū)316。在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)250僅包括主熱交換器260。此外，輔助通道274可采用任何數(shù)目的定子286和288及轉(zhuǎn)子282。
在渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，一部分主空氣流自主高壓壓氣機(jī)252和經(jīng)燃燒器殼體256循環(huán)的空氣流轉(zhuǎn)到輔助高壓壓氣機(jī)254，被用作冷卻燃燒器258下游的發(fā)動(dòng)機(jī)部件的冷卻空氣流。該冷卻空氣流被輔助高壓壓氣機(jī)254進(jìn)一步壓縮，并被主熱交換器260和輔助熱交換器302冷卻。空氣流經(jīng)燃燒器殼體256循環(huán)，用來冷卻燃燒器258和包圍燃燒器258的定子殼體266。
主熱交換器260引導(dǎo)冷卻空氣流與發(fā)動(dòng)機(jī)燃料流接觸，并冷卻該冷卻空氣流，同時(shí)加熱發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，使其膨脹。該冷卻空氣流橫越輸送發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的管子或?qū)Ч?未示)或沿這些管子或?qū)Ч艿闹車灰龑?dǎo)到燃燒器258。一熱交換器設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和冷卻空氣流之間，將熱或能量自冷卻空氣流轉(zhuǎn)移到發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。該冷卻空氣流然后被冷卻，而發(fā)動(dòng)機(jī)燃料被加熱。
輔助熱交換器302引導(dǎo)冷卻空氣流與所述冷卻流接觸。輔助熱交換器302中所用的冷卻流可以是引自風(fēng)扇旁通管道120(示于圖1)的前風(fēng)扇空氣流，或來自低壓壓氣機(jī)40(示于圖1)的排氣。輔助熱交換器302像主熱交換器260那樣通過使冷卻流流經(jīng)管子或?qū)Ч軄砉ぷ?。在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻空氣流壓氣系統(tǒng)250僅包括主熱交換器260，而輔助高壓壓氣機(jī)254可以是一種由低壓渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的輔助低壓壓氣機(jī)，或渦輪機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)部件的某些其它組合。
輔助高壓壓氣機(jī)254由渦輪機(jī)272驅(qū)動(dòng)，這導(dǎo)致總系統(tǒng)效率改善，并使為進(jìn)一步壓縮該主空氣流所需的附加部件減至最少。主熱交換器260和輔助熱交換器302降低了主空氣流的溫度，從而導(dǎo)致冷卻空氣流較冷，并處在比主高壓壓氣機(jī)252的排出壓力更高的壓力。作為一個(gè)示例性實(shí)施例說明了冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)250，它被改變來滿足所需要的性能特點(diǎn)。此外，冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)250可被配置在其它的位置。此后，冷卻空氣流可被愈加反復(fù)地利用，以冷卻燃燒器258下游的發(fā)動(dòng)機(jī)部件，如低壓渦輪機(jī)級(jí)。
根據(jù)對本發(fā)明各實(shí)施例的以上所述，顯然本發(fā)明的目的能夠達(dá)到。雖然已詳細(xì)說明和圖示了本發(fā)明，然而應(yīng)清楚地明白這些說明和圖示只是作為說明和舉例，而不是被認(rèn)為是限制。因此，本發(fā)明的精神和范圍僅受所附權(quán)利要求書措辭的限制。
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個(gè)高壓渦輪機(jī)；一個(gè)主壓氣機(jī)，包括一定子殼體，若干轉(zhuǎn)子罩，若干連于所述渦輪機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子，所述主壓氣機(jī)被構(gòu)形為與一燃燒器成流體連通；一輔助壓氣機(jī)，連于且流體連通于一高壓渦輪機(jī)葉輪和所述主壓氣機(jī)，所述輔助壓氣機(jī)還連于且流體連通于所述渦輪機(jī)，所述輔助壓氣機(jī)被構(gòu)形為能將一部分主空氣流自所述主壓氣機(jī)轉(zhuǎn)出；至少一個(gè)熱交換器，與所述輔助壓氣機(jī)及渦輪機(jī)成流體連通，所述熱交換器被構(gòu)形為能冷卻自所述主壓氣機(jī)轉(zhuǎn)出的主空氣流。
2.按權(quán)利要求1所述的冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述主壓氣機(jī)還包括由所述定子殼和轉(zhuǎn)子罩限定的一主流道，所述主流道還受所述若干定子和轉(zhuǎn)子限定，所述主流道與燃燒器成流體連通。
3.如權(quán)利要求2所述的冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助壓氣機(jī)包括一第一部和一第二部，它們自所述主壓氣機(jī)的主流道延伸，所述第一和第二部限定一輔助流道，所述輔助流道被構(gòu)形為旁通所述燃燒器。
4.如權(quán)利要求3所述的冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助壓氣機(jī)還包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)子和至少一個(gè)定子，它們與所述輔助流道成流體連通，所述轉(zhuǎn)子連于所述渦輪機(jī)，所述定子連于所述第一部和第二部。
5.如權(quán)利要求4所述的冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器包括一主入口和一主出口，以及一輔助入口和一輔助出口，所述主入口與所述主壓氣機(jī)流體連通，所述主出口與所述輔助壓氣機(jī)成流體連通，而所述輔助入口和輔助出口與一冷卻流成流體連通。
6.如權(quán)利要求4所述的冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器包括一主入口和一主出口及一輔助入口和一輔助出口，所述主入口與所述輔助壓氣機(jī)成流體連通，所述主出口與所述高壓渦輪機(jī)葉輪成流體連通，所述輔助入口和輔助出口與一前風(fēng)扇空氣流成流體連通。
7.如權(quán)利要求4所述的冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器包括一主入口和一主出口及一輔助入口和一輔助出口，所述主入口與所述輔助壓氣機(jī)成流體連通，所述主出口與所述高壓渦輪機(jī)葉輪成流體連通，而所述輔助入口和輔助出口與一發(fā)動(dòng)機(jī)燃料流成流體連通。
8.一種渦輪機(jī)，包括一個(gè)渦輪；一個(gè)壓氣機(jī)；一個(gè)連于所述渦輪的主壓氣機(jī)，所述主壓氣機(jī)包括穿過其間的一主流道，所述主流道包括若干定子和轉(zhuǎn)子，所述定子和轉(zhuǎn)子被一定子殼和一些轉(zhuǎn)子罩包圍，所述主流道與所述燃燒器成流體連通；一個(gè)連于所述渦輪機(jī)的輔助壓氣機(jī)，所述輔助壓氣機(jī)與所述主壓氣機(jī)和所述渦輪機(jī)成流體連通，所述輔助壓氣機(jī)包括一穿過其間的輔助通道，所述輔助通道包括至少一個(gè)定子和至少一個(gè)轉(zhuǎn)子，所述輔助通道被構(gòu)形為能將一部分主空氣流自所述主流道轉(zhuǎn)出而旁通所述壓氣機(jī)；至少一個(gè)熱交換器，連于且流體連通于所述輔助壓氣機(jī)。
9.如權(quán)利要求8所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述輔助通道還包括界定所述輔助通道的一第一部和一第二部，所述第一部和第二部間隔一距離。
10.如權(quán)利要求9所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述定子連于所述第一和第二部，所述定子與所述輔助通道成流體連通。
11.如權(quán)利要求9所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子連于所述渦輪機(jī)，所述轉(zhuǎn)子與所述輔助通道成流體連通。
12.如權(quán)利要求11所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述輔助通道與主高壓渦輪機(jī)葉輪和所述渦輪機(jī)成流體連通。
13.如權(quán)利要求12所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述輔助通道與所述主通道成流體連通。
14.如權(quán)利要求13所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述熱交換器與所述主通道和輔助通道成流體連通，所述熱交換器與一冷卻流成流體連通。
15.如權(quán)利要求14所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述熱交換器包括一個(gè)與所述輔助壓氣機(jī)成流體連通的主入口，一個(gè)與所述高壓渦輪機(jī)葉輪成流體連通的主出口，所述熱交換器還包括與所述冷卻流成流體連通的一輔助入口和一輔助出口。
16.如權(quán)利要求14所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述熱交換器包括一個(gè)與所述主壓氣機(jī)成流體連通的主入口，一個(gè)與所述輔助壓氣機(jī)成流體連通的主出口，所述熱交換器還包括與所述冷卻流成流體連通的一輔助入口和一輔助出口。
17.一種減少渦輪機(jī)內(nèi)所采用的冷卻空氣流的方法，該渦輪機(jī)包括一個(gè)與一燃燒器成流體連通的主壓氣機(jī)，該主壓氣機(jī)連于且流體連通于一輔助壓氣機(jī)，該輔助壓氣機(jī)包括至少一定子和至少一個(gè)轉(zhuǎn)子，該輔助壓氣機(jī)與一高壓渦輪機(jī)葉輪及一高壓渦輪機(jī)成流體連通，該高壓渦輪機(jī)連于主壓氣機(jī)和輔助壓氣機(jī)，一個(gè)熱交換器，連于該輔助壓氣機(jī)，所述方法包括如下步驟將一部分主空氣流自主壓氣機(jī)轉(zhuǎn)至輔助壓氣機(jī)，以產(chǎn)生一冷卻空氣流；借助于高壓渦輪機(jī)提高該輔助壓氣機(jī)內(nèi)的冷卻空氣流的壓力。
18.一種按權(quán)利要求17減少冷卻空氣流的方法，其特征在于所述提高壓力的步驟包括如下步驟冷卻熱交換器內(nèi)的冷卻空氣流；壓縮輔助壓氣機(jī)內(nèi)的冷卻空氣流。
19.如權(quán)利要求19所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述冷卻該冷卻空氣流的步驟包括如下步驟將冷卻空氣流轉(zhuǎn)到該熱交換器；引導(dǎo)一冷卻流到該熱交換器；引導(dǎo)該冷卻空氣流跟該熱交換器內(nèi)的冷卻流接觸。
20.如權(quán)利要求18所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述壓縮該冷卻空氣流的步驟包括如下步驟藉助于高壓渦輪機(jī)使輔助壓氣機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子工作；引導(dǎo)該冷卻空氣流通過輔助壓氣機(jī)內(nèi)的定子和轉(zhuǎn)子。
全文摘要
描述一種冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)及減少冷卻空氣流的方法。該冷卻空氣流壓氣機(jī)系統(tǒng)采用一主高壓壓氣機(jī),與一輔助高壓壓氣機(jī)組合以進(jìn)一步壓縮一主空氣流。該輔助高壓壓氣機(jī)包括一個(gè)由高壓渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子,該高壓渦輪機(jī)經(jīng)一高壓渦輪機(jī)軸連于該主高壓壓氣機(jī)。一熱交換器連于該輔助高壓壓氣機(jī),以進(jìn)一步冷卻該冷卻空氣流。該冷卻空氣流被用來冷卻該渦輪機(jī)和一高壓渦輪機(jī)葉輪。
文檔編號(hào)F01D9/06GK1265448SQ0010371
公開日2000年9月6日 申請日期2000年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月2日
發(fā)明者R·J·奧爾蘭多 申請人:通用電氣公司