轴向轴膛孔中的具有辅助动叶的压缩机放气通路的制作方法

本文公开的主题涉及燃气涡轮系统，并且更具体地，涉及用于燃气涡轮系统的压缩机区段的空气流操控装置。

背景技术：

典型地，在燃气涡轮系统中，轮叶供应二级冷却空气流从压缩机的最后一级中抽出，并且被沿径向向内引导通过槽(flute)、动叶，或压缩机叶轮之间的间隙。空气流朝叶轮的中心膛孔行进。在从槽过渡到中心膛孔的期间，产生漩涡，并且因此在中心膛孔内和其附近出现不合需要地高的压降。减少空气流旋动，并且因此降低与之相关联的压降将是有利的。

技术实现要素：

根据本发明的一方面，一种压缩机包括吹扫流抽取路径，它沿径向延伸，并且构造成沿径向向内引导空气流。压缩机还包括至少部分地由转子结构限定的中心膛孔，中心膛孔沿轴向延伸，并且流通地联接到吹扫流抽取路径上。压缩机进一步包括完全设置在中心膛孔内的空气流操控装置，空气流操控装置具有限定至少一个导叶槽口的多个导叶。

根据本发明的另一方面，一种燃气涡轮发动机包括压缩机区段，压缩机区段具有设置成彼此邻近的第一叶轮和第二叶轮，以及设置在第一叶轮和第二叶轮之间的间隙，其中，空气流在间隙内被沿径向向内引导。压缩机还包括燃烧区段和涡轮区段。压缩机进一步包括转子结构，转子结构在压缩机区段和涡轮区段之间沿轴向延伸，并且操作性地联接压缩机区段和涡轮区段。压缩机还进一步包括中心膛孔，它至少部分地由转子结构限定，并且流通地联接到间隙上，中心膛孔构造成接收空气流。还包括完全设置在中心膛孔内的空气流操控装置，空气流操控装置具有限定至少一个导叶槽口的多个导叶。

根据结合附图得到的以下描述，这些和其它优点和特征将变得更加明显。

附图说明

在说明书的结论部分处的权利要求中特别指出和明确声明了被视为本发明的主题。根据结合附图得到的以下详细描述，本发明的前述和其它特征和优点是明显的，其中：

图1是燃气涡轮发动机的示意图；

图2是燃气涡轮发动机的压缩机区段的第二叶轮的前侧的透视图；

图3是流操控装置的透视图；

图4是流操控装置的后部透视图；

图5是第二叶轮的前侧的透视图，其示出了流操控装置，在流操控装置上安装有背板；以及

图6是其上安装有背板的流操控装置的透视图。

详细描述参照附图以示例的方式阐明了本发明的实施例，以及优点和特征。

具体实施方式

参照图1和2，示意性地示出根据本发明的示例性实施例构建而成的涡轮系统，诸如燃气涡轮发动机10。燃气涡轮发动机10包括压缩机区段12和布置成罐环形阵列的多个燃烧器组件，在14处指示了其中的一个。燃烧器组件构造成接收通过至少一个燃料喷嘴20(未显示)来自燃料供应(未示出)的燃料和来自压缩机区段12的压缩空气。燃料和压缩空气传送到由燃烧器衬套21限定的燃烧器腔室18中，并且点燃而形成用来驱动涡轮区段24的高温高压燃烧产物或空气流。涡轮区段24包括多个级26-28，它们通过转子结构30(也称为轴)操作性地连接到压缩机12上。

在运行中，空气流到压缩机12中且被压缩成高压气体。高压气体供应到燃烧器组件14且在燃烧器腔室18中与燃料混合，例如天然气、燃料油、过程气体和/或合成气体(合成气)。燃料/空气或可燃混合物点燃而形成高压高温燃烧气体流，它传送到涡轮区段24，并且从热能转换成机械旋转能。

燃气涡轮发动机10的压缩机区段12包括在压缩机区段12的叶轮空间中的多个叶轮，压缩机翼型件安装到叶轮上，以使主要空气流加速通过燃气涡轮系统且进入到燃烧器组件14中。空气流传送通过的最后两个叶轮分别被称为第一叶轮40和第二叶轮42。在普通燃气涡轮系统中，压缩机区段12可包括多个叶轮，多个叶轮包括两个第二叶轮，从而使得第一叶轮40对应于倒数第二叶轮，而第二叶轮42则对应于最后面的叶轮。不管设置在压缩机区段12内的叶轮的确切数量如何，所引用的叶轮是关于压缩机区段12的最后两个叶轮。

第一叶轮40和第二叶轮42设置在压缩机区段12内，使得在两个叶轮之间形成轴向间隙44，其中间隙44从基本对应于叶轮的外径的外部径向位置46沿径向向内延伸。间隙44构造成允许空气从外部径向位置46流向中心轴线48，中心轴线48沿轴向延伸通过第二叶轮42的中心膛孔50。本文所引用的叶轮操作性地联接到共同限定转子结构30的其它结构上。中心膛孔50沿着燃气涡轮发动机10的主轴线沿轴向延伸，并且构造成将压缩机区段12流通地联接到涡轮区段24上，如将在下面描述的那样。空气流传送通过中心膛孔50且传送向包含多个涡轮叶轮的涡轮区段24。虽然前面提到的描述涉及设置在压缩机区段12内的第一叶轮40和第二叶轮42，但要理解的是，所引用的叶轮可设置在燃气涡轮发动机10中的任何地方，包括(但不限于)涡轮区段24。此外，虽然在本文描述成从压缩机区段12的后面两个叶轮附近的区域中抽取吹扫流，但可理解的是，压缩机区段12的其它位置可适合抽取。

吹扫流抽取路径至少部分地由第一叶轮40和第二叶轮42之间间隙的限定，间隙允许空气流沿径向向内行进到中心膛孔50。在一些实施例中，吹扫流抽取路径包括由第一叶轮40和/或第二叶轮42的结构限定的许多流径回路。例如，第二叶轮42包括多个动叶52，它们限定至少一个动叶槽口54。动叶槽口54的数量根据存在多少动叶52而改变，其中各个动叶槽口54由成相邻对的动叶52限定。动叶槽口54从外部径向位置46附近的位置沿径向向内延伸向中心膛孔50，并且可采取弯曲构造，如由动叶52的几何构造限定的那样。典型地，动叶槽口54将延伸到中心膛孔50的入口56附近的位置。各个动叶52沿轴向向前或向上游延伸，以直接接触或几乎接触第一叶轮40。在动叶52直接接触或贴靠第一叶轮40的情况下，空气流单独沿径向向内传送通过动叶槽口54。

现在参照图3和4，在压缩机区段12的后部区域附近，具有中心部分62和导叶部分64的空气流操控装置60设置在中心膛孔50内。中心部分62在示出的实施例中是基本圆柱形的，但要理解的是，可采用备选几何构造。导叶部分64包括至少一个导叶，以及典型地多个导叶68，导叶在中心膛孔50内从中心部分62沿径向向外延伸。空气流操控装置60和更具体地多个导叶68具有外部径向尺寸，其小于中心膛孔50的径向尺寸，使得空气流操控装置60的最外径向位置定位在限定中心膛孔50的中心膛孔壁70的径向内侧。这种布置确保空气流操控装置60能够完全设置在中心膛孔50内，使得空气流操控装置60的任何一部分都不具有大于中心膛孔50的径向尺寸。

有利地，通过简单地改造压缩机区段12，空气流操控装置60可安装在现有压缩机区段上。空气流操控装置60和中心膛孔50的相对几何构造有利于将空气流操控装置60安装到中心膛孔50中，而不需要移除和拆卸压缩机区段12和/或转子结构30的一个或多个构件。具体地，短轴(它是转子结构30的一部分)本来需要移除和重新安装，以容纳不完全匹配在中心膛孔50内的流操控装置。

多个导叶68形成至少一个导叶槽口72，但是典型地形成多个导叶槽口72，它们用来充当至少一个动叶槽口54的延伸，使得沿径向向内冲过至少一个动叶槽口54的空气流平稳地过渡到多个导叶槽口72中，并且从而进入到中心膛孔50中。多个导叶68沿着其轴向长度可为基本笔直的，使得多个导叶68中的各个在单个相应的周向平面上对齐。备选地，如示出的那样，多个导叶68中的至少一个导叶且高达所有导叶沿着其轴向长度的一部分沿周向方向弯曲。在一些实施例中，弯曲部沿着多个导叶68的整个长度延伸。

在运行中，向内冲向中心膛孔50的空气流由于多个导叶68和动叶槽口54的相互作用而建立平滑的偏转和过渡。在空气流离开至少一个动叶槽口54时，空气流被引导到空气流操控装置60的第一端74中，第一端74定位在中心膛孔50的入口56附近和第一叶轮40和第二叶轮42附近。在一些实施例中，板76操作性地联接到空气流操控装置60上或者与空气流操控装置60一体地形成，并且定位在第一端74附近，以有利于使空气流改向到多个导叶槽口72中。减少这种旋动的空气流有利地降低空气流在其传送到中心膛孔50中时的压降。

虽然结合仅有限数量的实施例来详细描述本发明，但应当容易地理解的是，本发明不限于这样的公开的实施例。相反，可修改本发明，以结合此前未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变型、更改、替换或等效布置。另外，虽然描述了本发明的多种实施例，但要理解的是，本发明的各方面可包括所描述的实施例中的仅一些。因此，本发明不应视为由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。