专利名称：增压器燃料导管衬套的制作方法
技术领域：
本发明是根据美国海军授予的合同N00019-02-C-3003在美国政府支持下进行的。美国政府对本发明享有特定权利。
本发明涉及涡轮发动机，特别涉及涡轮发动机增压器(augmentor)。
背景技术：
在工业上后燃室或推力增压器是公知的。存在多种结构。在典型的结构中，来自涡轮的废气在增压器中心体上通过。附加燃料紧贴中心体引入并进行燃烧以提供附加推力。在某些结构中，增压器中心体与涡轮中心体集成。在另一些结构中，增压器中心体通过环绕二者之间的环形空间的管道与涡轮中心体分离。美国专利5,685,140和5,385,015显示了示范性的集成式增压器。
中心体可以包含用来作为燃烧源的燃烧室。为了引入附加燃料，在基本径向延伸的叶片内定位多个喷油管。导向器紧贴尾锥体的上游端。作为备选或附加方案，对于燃烧室可以在这些叶片的相关叶片内定位多个点火器，以便点燃附加燃料。叶片的后缘可以作为用于在中心体周围的流路上分配火焰的火焰稳定器元件。
与之独立地，电石墨碳(electro-graphitic carbon)已经发展为用于各种用途。美国早期公开20050084190A1公开了由电石墨碳制成的可变叶片内径(ID)衬套。
发明内容
因而，本发明的一方面涉及一种涡轮发动机增压器。在从上游到下游的气体流路中定位中心体。在中心体外侧的气体流路内定位多个叶片。增压器燃料导管经第一叶片延伸以向中心体输送燃料。电石墨碳衬套导引并支撑增压器燃料导管。
在下文的附图和描述中阐述了本发明的一个或多个实施例的细节。从该描述和附图以及从权利要求中本发明的其它特征、目的和优点显而易见。
图1是飞机动力装置的示意性纵向截面示意图；图2是图1的动力装置的增压器的后视图；图3是增压器燃料供应导管的外侧端示意图；图4是沿4-4线的图3的导管的截面示意图；在各附图中相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施例方式
图1显示了一种燃气涡轮发动机10，其从上游到下游并从前到后包括风扇11、压缩机12、燃烧器14、涡轮16以及增压器18。进入风扇11的空气在中心气流20和支路气流22之间进行分流。中心气流200沿最初通过压缩机12并随后通过燃烧器14和涡轮16的路径传输。最后，中心气流20通过增压器18，在此选择性添加附加燃料19、与气流20混合并燃烧以便向气流20增加更多的能量，并因而从发动机喷嘴24射出更大的推力。因而，中心气流20可以描述为沿基本平行于发动机10并经过压缩机12、燃烧器14、涡轮16以及增压器18的轴线26的路径传输。支路空气22同样沿平行于发动机10的轴线26的路径传输，通过沿发动机10外围的环状套管28，以便在喷嘴24或靠近喷嘴24处与气流20合并。
增压器包括基本绕轴线26对称并形成为发动机中枢的一部分的中心体30。示范性中心体具有主要部分32和其下游的尾锥体34。周向排布的叶片36具有前端37和末端38，并且在中心体30和涡轮排气室(TEC)40之间基本呈径向延伸。各叶片可以是前主体部分42和后缘箱44的组装件。该叶片具有周向相对的第一和第二侧46和48(图2)。后缘箱44可以容纳用以引入附加燃料19的喷油管(在下文中讨论)。中心体可容纳用以燃烧燃料的燃烧室50，以便转而开始燃烧燃料19。燃烧室50和喷油管可以由经或沿一个或多个叶片延伸到中心体的一个或多个供应导管(未示出)供油。如迄今为止所描述的，该发动机结构可以是本教导所适用的多种现有发动机结构中的一种。然而，该教导同样适用于不同的发动机结构。
图3显示了安装于TEC 40的供应导管60的外侧端部。该导管具有用于与上游供应导管(未图示)的下游端配合的外侧端凸缘62。导管60的柱状主体部分64由衬套66支撑。衬套66转而支撑在沿配合/分割平面72配合的一对支架68和70之间。支架分别具有套圈/轴套部分74、76以及从套圈/轴套部分的外侧端延伸的安装耳78、80。
支架68和70具有成对的从相关套圈/轴套部分74、76的边缘延伸并沿平面72相遇的安装耳82、84和86、88。各安装耳通过紧固件(例如，螺栓/螺母90和92)固定在其它支架的相对安装耳上。支架68和70转而分别通过螺栓100和102固定到支撑支架94和96上。支架94和96转而安装在涡轮排气室40上。
示范性衬套66沿分割平面104纵向分成第一和第二工件106和108(图4)。图4进一步显示了衬套具有由圆柱形管状主体114连接的外侧端和内侧端凸缘110和112。在示范性实施方式中，衬套分割平面104与支架分割平面72不重合的(例如，非平行)。衬套具有与导管部分64处于滑动接合的圆柱形内表面116。衬套主体114的侧向外表面118可以与组合支架68和70的轴套部分74和76的内侧面120接触。轴套部分74和76与凸缘110和112的相邻表面的接合使衬套纵向夹持在支架68和70上。
图4进一步显示了由导管体部分64和衬套66共用的中心纵轴线120。在示范性实施例中，衬套和导管之间的滑动接合允许沿轴线120的相对平移以及绕轴120的相对转动。特别是，振动以及不同热膨胀可能产生这种导管相对TEC 40(并且因而相对支架68和70以及衬套66)的平移和转动。轴线120可以与发动机的局部径向方向重合或者略微非径向(例如，以便允许导管60在相关叶片内适当定位)。
示范性衬套基本包括电石墨碳。这种材料被认为相对于与衬套相互作用的导管材料(镍基超合金)具有优先磨损的有利组合。除了对配合细节的优先磨损，用于磨损元件的电石墨材料可以在磨损界面沉积一薄层石墨。这种沉积物还可以用于进一步减小磨损率。此外，电石墨碳相对用于其它应用的聚合物以及非金属的牺牲磨损材料具有有利的温度稳定性。
备选实施方式可以不采用单晶电石墨碳结构。例如，衬套可以具有其它材料(例如金属)的结构芯或者可以具有例如覆层的附加层。
已经描述了本发明的一个或多个实施例，但应该理解在不脱离本发明的精神和范围的情况下可进行各种修改。因而其它实施例在后续权利要求的范围内。
权利要求
1.一种涡轮发动机增压器，包括位于从上游到下游的气体流路内的中心体；定位在所述中心体的外侧气体流路内的多个叶片；经所述叶片的第一叶片延伸以便向所述中心体输送燃料的增压器燃料导管；以及导引所述增压器燃料导管的电石墨碳衬套。
2.根据权利要求1所述的涡轮发动机增压器，其特征在于所述增压器燃料导管向所述中心体内的燃烧室输送所述燃料。
3.根据权利要求1所述的涡轮发动机增压器，其特征在于所述增压器燃料导管向所述中心体内的喷油管歧管输送所述燃料。
4.根据权利要求1所述的涡轮发动机增压器，其特征在于所述衬套为分开式衬套。
5.根据权利要求1所述的涡轮发动机增压器，其特征在于所述衬套为纵向分开式衬套。
6.根据权利要求1所述的涡轮发动机增压器，其特征在于所述衬套具有第一和第二端凸缘。
7.一种采用电石墨碳材料相对于静态结构来支撑涡轮发动机增压器燃料导管的用法。
8.根据权利要求7所述的用法，其特征在于所述电石墨碳材料与所述燃料导管处于纵向滑动接合。
9.根据权利要求7所述的用法，其特征在于所述电石墨碳材料与所述燃料导管处于纵向且可转动的滑动接合。
10.根据权利要求7所述的用法，其特征在于所述电石墨碳材料形成为纵向分开式衬套。
11.一种用于改进具有叶片和中心体的涡轮发动机增压器或改进所述增压器结构的方法，所述方法包括增设包含电石墨碳的新型衬套来支撑所述增压器的燃料管线。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述新型衬套增设在旧衬套的位置处，所述旧衬套不包含电石墨碳。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述新型衬套增设到固定安装的位置处。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述新型衬套增设到金属对金属的滑动配合安装的位置处。
全文摘要
一种燃气涡轮发动机增压器具有位于从上游到下游的气体流路内的中心体。多个叶片定位在中心体外侧气体流路内。增压器燃料导管延伸通过第一叶片以便向中心体输送燃料。电石墨碳衬套定向并支撑增压器燃料导管。
文档编号F02K3/10GK1892009SQ200610079998
公开日2007年1月10日 申请日期2006年4月29日 优先权日2005年6月30日
发明者M·J·穆尔多恩, M·H·哈里斯, R·T·布鲁克斯, T·W·舍尔伍德 申请人:联合工艺公司