专利名称：级间冷却式涡轮发动机的制作方法
技术领域：
本发明大致涉及燃气涡轮，更具体地而言涉及其中的涡轮冷却。
背景技术：
在燃气涡轮发动机中，空气在压缩机中加压，并在燃烧器中与 燃料混合，以便产生热的燃烧气体。能量从涡轮级中的燃烧气体中 吸取，其通过一个传动轴而为压缩机提供动力，并且产生额外的功， 以便为涡轮风扇航空发动机应用中的上游风扇提供动力，或驱动用
于船舶和工业(M&I)应用的外部传动轴。
基础的核心发动机通常包括具有成排的压缩机叶片和相应的导 流叶片(guide vane)的多级轴向式压缩机(axial compressor),其将周围 空气分级加压，并相应地提高其温度。自压缩机尾端排放的空气具 有最高的压力，通常称为压缩才几排放压力(CDP)，并相应地具有较高 的温度。
在示例性配置中，压缩机具有七个压缩级以用于使空气压力增 加到大气压力的许多倍，同时由于压缩循环，温度也会增加好几百 度。根据燃气涡轮发动机的特定设计和其预期用途所需，可使用更 少或更大数量的压缩级。
自压缩机排放的CDP空气大部分和燃烧器中的燃料混合，以产 生热的燃烧气体。之后这些燃烧气体在几个涡轮级中经历膨胀循环， 以便从中吸取出能量，其相应地减少燃烧气体的压力和其温度。高 压涡轮(HPT)直接位于燃烧器之后，并用于为核心发动机中的压缩机 叶片提供能量。
低压涡轮(LPT)位于HPT之后，并且驱动第二轴，为涡轮风扇发
动机应用中的上游风扇提供能量，或驱动用于M&I应用的外部传动 轴。
燃气涡轮发动机的整体效率依赖于空气压缩的效率，燃烧效率， 和燃料气体在涡轮级中的膨胀效率。
因为涡轮构件在操作期间直接暴露于热的燃烧气体下，因此其 需要合适的冷却以确保较长的使用寿命。例如， 一些压缩机排放空
气从燃烧过程分流以用于冷却燃烧器本身的内衬，以及冷却HPT的 各种构件。
各涡轮级通常包括上游涡轮喷嘴或定子(stator),其具有一排喷嘴 翼型，其直接将燃烧气体导向下游，穿过相应的一排涡轮转子叶片。 叶片通常安装在支撑转子的盘的周边，位于成形于盘中的相应的燕 尾槽(dovetail slot)中。
涡轮叶片和翼型通常是带有相应的内部冷却通道的空心翼型 (airfoil)，其在操作期间接收压缩机排放空气，用于使其冷却。空心 叶片和翼型通常包括穿过其压力侧壁和吸力(suction)侧壁的多排薄膜 冷却孔和其它排放孔，以便排》文相应外部薄膜中的废弃内部冷却空 气，用于进一步保护翼型。
此外，支撑第一级涡轮叶片的涡轮转子盘是相对较大的构件， 其带有安装有叶片的轮缘，径向向内延伸的狭窄的腹板(web),其终 结在具有中心孔的较宽毂部(hub)上。转子盘在操作期间遇到相当大 的离心荷载和受热，因而必须设计成可长时间使用。
相反，在膨胀循环期间考虑到燃烧气体温度和压力上的降低， 与HPT相比LPT需要更少的冷却。因此减少了冷却需求，并且通常 级间排放的空气可用于冷却那里的各种构件。
主涡轮流动路径设计成可能够限制流过发动机时的燃烧气体， 并减低燃烧器中的温度和压力。各种用于涡轮构件冷却回路与主流 动路径是独立的，并且必须提供足够压力下的冷却空气，以防止在 操作期间吸入热的燃烧气体。
例如，在固定的涡轮喷嘴和旋转的涡轮叶片之间提供合适的旋
转密封，以防止热的燃烧气体^皮吸入或回流到冷却回路中。因为喷 嘴翼型和涡轮叶片的翼型通常包括成排的冷却空气出口孔，所以冷
却空气必须具有比外部燃烧气体更大的足够的压力，以提供合适的
回流安全裕度(backflow margin),以防止热的燃烧气体吸入到涡轮翼 型自身内。
因此，HPT的构件通常利用完全压力CDP空气(full-pressure CDP air)进行冷却，而LPT构件可利用较低压力的级间排放空气进行冷却。
这样，用于冷却涡轮构件的压縮机空气的使用可与HPT和LPT 的不同冷却需求相匹配，从而减少对其的使用，并因此提高发动机 效率。
然而，在现代燃气涡轮发动机中，提高发动机效率是持续且首 要的设计目标，因此需要通过减少从压缩机中吸取的压缩空气以进 一步提高发动机效率。
发明内容
一种燃气涡轮发动机，包括可操作地连接在一起的压缩机，燃 烧器，和高压(HP)涡轮。级间冷却回路流通式地从压缩机的中间级连 接至支撑一排涡轮叶片的HP盘的前向面(forward face),用于将级间 排放的冷却空气引导至那里。
根据优选和典型的实施例，在以下结合附图所做的详细说明中 将更具体地描述本发明和其详细的目的和优势，其中
图1是涡轮风扇燃气涡轮发动机的局部剖切的轴向示意图。 图2是穿过图1中所示的核心发动机的一部分的放大的轴向截 面图。
图3是图2中所示的高压涡轮的放大的轴向截面图。
图4是与图3相似的根椐一个备选实施例的高压涡轮的放大的
轴向截面图。 零部件清单
1-7压缩机叶片；10涡轮发动机；12中心线轴；14风扇；16升 压压缩机；18 (HP)压缩机；20燃烧器；22高压涡轮(HPT); 24低 压涡轮(LPT); 26发动机舱；28旁路导管；30第一传动轴；32第 二传动轴；34空气；36燃料；38燃烧气体；40导流翼型；42喷 嘴翼型；44涡轮叶片；46转子盘；48通道；50前向面；52燕尾 槽；54燃烧器外壳；56密封^1; 58分布歧管；60腹板；62毂部； 64螺栓；66辅助毂部；68管状挡板；70转子盘；72入口管；74冷 却通道；76第一孔；78第二孔；80密封框架；S2密封齿；84叶 片固定器；86导流叶轮；88HP叶片
具体实施例方式
图1中示意性地显示了典型的涡轮风扇飞机燃气涡轮发动机10。 发动机是关于纵向或轴向中心线轴12轴对称的，并且在典型的应用 中适合于安装在飞机(未显示)的机翼或机身上，用于为飞行中的飞机 提供能量。 ，
发动机在连续的流通线中包括风扇14，低压或升压压缩机16， 高压(HP)压缩机18,环形燃烧器20,高压涡轮(HPT)22,和低压涡 轮(LPT)24。
环形机抢(nacelle)26包围风扇14，并限定尾部围绕升压压缩机16 而延伸的环形旁路导管28。第一传动轴30将HPT22连接在HP压缩 机18上，并且第二传动轴32将LPT24连接在风扇14和升压压缩机 16上。在上述各种发动机构件的传统配置中，这两个传动轴合适于 安装在发动机内的相应的框架中的轴承中。
在操作期间，周围空气34进入发动机的入口，并通过风扇14
进行部分加压，并通过旁路导管28进行排放，以便提供大部分推进
力。穿过风扇的某些空气34进入升压压缩机16，并在其多个轴向压 缩级中进行进一步的压缩循环，在其多个轴向压缩级中，还在HP压 缩机18中提供了补充压缩。
压缩空气34从压缩机中排出，并适合于和燃烧器20中的燃料36 混合，用于产生热的燃烧气体38。能量从HPT22中的燃烧气体38 中吸取出来，以驱动第一轴30,并为HP压缩机18提供能量。额外 的能量从LPT24中的燃烧气体中吸取出来，以驱动第二轴32，并为 风扇14和升压压缩机16提供能量。
上述发动机在配置与操作上是传统的，并且包括多个压缩级和 多个涡轮级。例如，升压压缩才几16可具有四个轴向级，其包括与四 排入口导流翼型轴向交替的四排压缩机叶片。
高压压缩机18可包括例如，七个轴向级，其具有七排压缩机叶 片1-7,如图2中详细所示，与相应的那几排入口导流翼型40轴向 交替，并通过传统的扩散器而排放CDP空气。
HPT22最好是单级涡轮，典型的五级LPT24在次序上尾随其后。
图2更详细地显示了基本核心发动机，其包括设置成连续流通 的高压压缩机18，环形燃烧器20，和HPT22。
图2中所示的HPT22包括第一级或HP涡轮喷嘴，其具有适合 于安装在外带和内带上的一排定子叶片42。翼型后面是单排活动地 安装在第一级或HP转子盘46的周边或轮缘上的HP涡轮叶片44。 盘46固定地连接在第一传动轴30上，第一传动轴30则则固定地连 接在支撑高压压缩机18的压缩机叶片1-7的转子盘上。
HP压缩机18和HPT22的配置与操作对于空气34的加压和后续 燃烧气体38的膨胀，以便从中吸取能量来说是传统的。具体地说， 空气34的压力和温度随着空气流向下游通过七级压缩机叶片1-7而 轴向依次提高。在这个典型的配置中，第七排压缩机叶片7限定了 压缩机末级，并在与压缩机排^:压力(CDP)空气相关的最大压力P7
和相应的高温T7下排放压缩空气。
CDP空气与燃烧器中的燃料混合，而产生热的燃烧气体38,其 从第一级涡轮喷嘴翼型42之间的燃烧器的出口中排放出来。这些翼 型轴向设置在燃烧器和第一级涡轮叶片44之间，并且传统地配置成 用于降低或减少沿着翼型弦线(airfoil chord)和跨过翼型前缘和后缘的 燃烧气体的压力。
各喷嘴翼型42具有轴向在上游前缘和下游后缘之间延伸的典型 的通常凹入的压力侧和通常凸出的相对的吸力侧。喷嘴翼型42的轮 廓可适合于选择成可随着燃烧气体流向下游，而在涡轮喷嘴的入口 和出口端之间实现极大的压力降。流过涡轮喷嘴的气体净皮加速并旋 转，其造成总压力的小的下降，以及静压力的大幅下降。
相应地，图2中还显示了第一级涡轮叶片44,其具有轴向地在
侧。涡轮叶片44的剖面也是经过传统选择，以便额外地降低或减少 燃烧气体38沿着翼型弦线和跨过其前缘和后缘的压力。从在涡轮转 子叶片之间流动的气体中吸取功或能量，其造成总的压力和静压力 的大幅下降。
虽然随着能量增加，压缩级提高了空气的压力和温度，但是涡 轮级降低了燃烧气体的压力和温度，以便从中吸取能量。
因为使用图2所示的单级HPT22允许在首先跨过喷嘴翼型42， 之后跨过涡轮叶片44的燃烧气体发生极大的压力降，所以可为HPT22 使用改进的冷却回路以进一步提高发动机的效率。
更具体地说，图2显示了流通式地从HP压缩机的中间级连接至 第一级盘46的前向面50的环形级间冷却回路或通道48,用于引导 标号为34b的加压的级间排放空气，以便其冷却。
例如，由第五排压缩机叶片5代表的第五中间级可用作冷却排 放空气34b的来源，该中间级设置在压缩机18的末级，第七级的上 游。中间级的选择依赖于HP压缩机18的压缩循环和相应的HPT22
的膨胀循环。
更具体地说，通过在跨过喷嘴和HPT22的叶片的燃烧气体38中 引起极大的压力降，较低压力的级间加压空气可从压缩机中排出， 并适合于在不同的压力下驱动至HPT,同时在比HPT中的燃烧气体 更大的压力下仍保持合适的回流安全裕度。
压缩机的中间级优选选择成可实现压缩空气34中的静压力 (PS),其适合于比HP叶片44后缘处的燃烧气体的静压力更大。
例如，第五中间级位于比压缩机18的末级或第七级更靠前至少 两个压缩级的上游处，并且可有效地用于为单级HPT22提供排放空 气34b的来源。
如上所示，空气34的压力和温度在HP压缩机18的七个级中逐 级地提高，各级由相应的一排压缩机叶片1-7代表。压缩机中的空气 压力上的整个或总的^R高可能是非常大的，并且例如达到10-30个大 气压。相应地，跨过压缩机18的压缩空气34的温度上升可能有几 百度。
通过利用上面公开的级间冷却回路48中的非CDP空气，可获得 CDP空气分流上的极大降低，从而相当大地提高了发动机效率。因 为CDP空气是发动机中可有助于实现其高压而执行最大做功的最昂 贵的空气，所以其从其自身燃烧过程中的任何分流都相对地降低了 发动机效率。并且，通过限制CDP空气的分流，可提高发动机的总 效率。
图3更详细地显示了 HPT22，其包括在其周边轮缘周围支撑一 排第一级涡轮叶片44的第一级转子盘46。级间冷却回路48开始于 中间压缩机级，并且终止于第一级涡轮盘46以用于为其提供冷却空
气
典型的第五级排放空气34b具有比压缩机末级排放的CDP空气 34的压力P7和温度T7小得多的相应的静压力P5和总温度T5。温 度更低的排放空气34b适合于引导至涡轮叶片盘46的前向面50，并
为其提供更有效的冷却，其相应地降低了热应力，并提高了涡轮叶 片盘46的寿命。
此外，排放空气34b的中间压力P5是足够高的，以防止燃烧气 体38回流或吸入到引导排放空气34b的HPT的各种冷却通道中。
例如，图2和3显示了级间冷却回路48可便利地设置在第一传 动轴30的内部，第一传动轴30在压缩机18和HP盘46之间轴向地 延伸。如上所示，单个的涡轮叶片44具有传统的燕尾才隼(dovetail)， 其安装在轴向跨过涡轮叶片盘46的周边而延伸的相应的燕尾槽52 中。级间冷却回路48优选配置成可将排放空气34b径向向外引导至 盘前向面50上，并进入到燕尾槽52中，用于增强涡轮叶片盘本身 的;令却。
图2和3中所示的燃烧器20以传统的方式径向支撑在环形内燃 烧器外壳54的周围，其为用于冷却燃烧器本身的径向内外衬垫的压 缩机中的CDP空气提供了环向内边界。因此，级间冷却回路48优选 是与包围燃烧器内壳54的CDP空气通道独立的。
图3中所示的HPT22还包才舌径向沿着盘前向面50而延伸，并轴 向向前与之间隔开的环形前密封板56，从而限定了环形分布通道或
歧管58，其与燕尾槽52成流通式地设置在盘周边附近。级间冷却回 路48适合于与歧管58的内端;充通式地连4矣起来。
通过这种方式，当盘46在操作期间旋转时，级间排放空气34b 在离心力下被径向向外引导而穿过歧管58，从而将排放空气传递到 整排燕尾槽52中。如果需要，板56可包括位于歧管58内部的推进 翼型(未显示)，用于进一步提高空气压力。
图3中所示的涡轮叶片盘46具有典型的较宽的周边轮缘，其中 成形有轴向燕尾槽52，较薄的环形腹板60从中径向向内延伸出来， 并终结在较宽的具有贯通中心孔的中心盘毂部62上。在尾部凸缘上， 第一传动轴30通过一排螺栓64而固定地连接在盘腹板60上。辅助 毂部66整体地连接在密封板56的底端上，并利用相同螺栓64而Ji]
定地安装在螺栓结合凸缘上。提供了合适的孔穿过密封板56和辅助
毂部66的结合部，从而在级间冷却回路48和歧管58之间提供流通。
级间冷却回路48具有由传动轴30限定的外侧边界，并且优选 具有由管状挡板68限定的内側边界，管状挡板68轴向向前从辅助 毂部66的孔延伸至上游压缩^L的中间级。
例如，图2中所显示的HP压缩机18的七个级各包括支撑相应 一排压缩机叶片1-7的相应的压缩机转子盘70，其中相应的燕尾榫 和燕尾槽传统地配置在盘的周边。管状挡板68优选向前延伸至第五 级压缩机盘70的毂部的中心孔内，与其形成密封接触。
级间冷却回路48优选还包括多个圓周方向间隔开的入口管72, 其径向向内从第五级压缩机叶片5的底部，沿着相应的压缩机盘70 而延伸，从而将级间排放空气34b径向向内和轴向围绕挡板68进行 引导，以便流向出口歧管58。入口管72可具有用于通过压缩机转子 中的相应的孔而排出级间加压空气的传统配置，这些孔位于相邻几 排压缩机叶片之间，优选位于其之间相应的几排导流翼型的区域中。
如最初图3中所示，涡轮叶片44可各具有任何传统的配置，包 括任何径向贯通的内部冷却回^各或通道74。内部冷却回路端接在穿 过叶片翼型部分的几排冷却孔中，其包括一排前缘或第一孔76和另 一排后缘或第二孔78。
叶片的内部冷却通道74适合于与HP压缩机18流通式地连接起 来，用于从中接收加压空气，以便从内部冷却各叶片。然而，与外
片的前缘和后缘，及其之间保持合适的回流安全裕度，以防止在操 作期间燃烧气体^l吸入或回流到涡轮叶片中。
在图3所示的典型的实施例中，叶片冷却通道74设置成与歧管 58流通，以便接收来自级间冷却回路48的级间排放空气34b。这样， 第一级涡轮叶片44可供有相应的第五级压力P5和温度T5下的第五 级排放空气，用于增强涡轮叶片本身的冷却性能，且留有足够6夕回
流安全裕度。
在图2中，选择第五压缩^L级来为HPT转子提供冷却空气，因
为第五级可在压气机排放空气34b中实现这样的静压力，其比相应 的一排第一冷却孔76附近的第一级涡轮叶片44前缘处的燃烧气体38 的总的相对压力(PTR)更大。
因为涡轮叶片44在操作期间旋转，并且首先沿着其前缘而接收 入射的燃烧气体38,所以通过前缘孔76排放的冷却空气的内部压力 必须恰当地大于外部燃烧气体的总的相对压力，以提供合适的回流 安全裕度，从而防止燃烧气体^皮吸入到涡轮叶片中。
因为燃烧气体的压力在涡轮叶片44的前缘和后缘之间下降，所 以第五级排放空气仍然能够在 一 排沿着涡轮叶片后缘而设置的第二 孔78处提供足够的回流安全裕度。
因此，作为以CDP冷却空气冷却图3中所示的第一级涡轮叶片 44的传统方式的替代，低压且低温的级间排放空气不仅可用于冷却 第一级盘46的前向面50，而且可用于冷却安装在盘周边的第一级涡 轮叶片44。
歧管58端接在燕尾槽52上，并将级间排放空气传递至叶片燕 尾片隼底部的相应入口中，以便流过单个叶片的内部冷却回路。密封 板56优选具有外周边或轮缘，其限定了用于叶片44的叶片固定器， 该叶片还与位于盘对侧的传统后叶片固定器协作，用于将叶片轴向 卡在相应的轴向燕尾槽中。
在图3所示的典型的实施例中，CDP空气不用于冷却第一级涡 轮叶片或转子盘，并因此在该设计中可消除传统的导流叶轮(flow inducer),其消除了相应的复杂性。相反，简单的环形密封框架80径 向向内从内壳54延伸出来，并在其中心孔处包括环形密封板(sealing pad)，以便密封地连接径向向外从一排装配螺栓64上面的辅助毂部 66中延伸出来的迷宫式密封齿82。 ；
这样，包围燃烧器的CDP冷却回路与级间冷却回路48隔离开'
级间冷却回路48提供级间冷却空气，用于冷却第一级盘前向面和安 装在其上面的涡轮叶片。
使用非CDP空气来冷却第一级涡轮盘和叶片对于增强其冷却和
其改善发动机的配置和总效率方面的复合效应具有重要意义。因为
昂贵的CDP空气不用于涡轮转子冷却，所以提高了发动机的总效率。 温度更低的空气用于冷却涡轮转子和叶片，其因此需要较少的
冷却空气，并且还容许较长的叶片寿命。这样，考虑到其较低的操
作温度，较冷的操作涡轮转子可以由较低廉的超合金组成。
消除了上述用于CDP空气的导流叶轮系统，其简化了发动机的
设计，并容许其具有较低的重量。
并且，用于冷却涡轮转子的CDP空气的消除允许对与压缩机18
和燃烧器20协作的HPT本身进行重新设计，以便进一步提高其总体效率。
然而，利用HPT转子中的级间排放空气的主要好处是冷却转子 本身，其不依赖于叶片冷却。图4显示了一个备选实施例，其中内 部叶片冷却通道74设置成与相应独立于级间冷却回路48的回路中 的压缩机18的第七级或末级相流通。
在这个实施例中，密封板56端接在叶片燕尾榫的底部，以便只 将级间排放空气34b引导穿过燕尾槽52，并流出该涡轮级的后叶片 固定器中的相应孔。传统的环形前叶片固定器84从辅助毂部66沿 径向向外地延伸至位于前密封纟反56的径向外部和前面的第一级涡轮 叶片44中。
环形导流叶轮86向后从内壳54中延伸出来，内壳54具有合适 的孔，用于引导CDP空气34以不同于传统的方式而穿过内部叶片冷 却回路74。导流叶轮86包括一排叶轮翼型，其引导CDP空气34切 向从固定的导流叶轮86中穿过^走转的前叶片固定器84中的孔。
之后在叶片固定器84和密封板56之间的流腔中径向向外引导 CDP空气，以提供CDP空气，使其穿过成形于相应涡轮叶片的燕尾榫中的侧面入口。叶片的底部保持实心的，以便使燕尾榫下面的级 间排放空气与叶片中的CDP空气间隔开。
使用CDP空气来冷却第一级涡轮叶片44是传统的，并且具有降 低发动机总效率的基本缺点。然而，使用级间排放空气来冷却第一 级涡轮盘46的前向面提供了转子冷却和寿命方面单独且显著的优势。
此外，图2和4显示了用于独立于涡轮叶片而冷却涡轮转子的 级间排放空气的各种来源。替代第五级排放空气，可类似地从位于 第三压缩机叶片3之后的第三压缩机级中吸取排放空气。在这种配 置下，管状挡板68恰当地向上游延伸至相应的第三压缩机盘处，同 时通过下游压缩机盘的孔提供通路，以便使级间冷却回路48延伸。
使用第三级排放空气可以享有还要低的温度T3,同时相应于前 级压缩机排出的甚至更低的静压力P3。
因为级间排放空气可轴向引导穿过图4所示的燕尾槽52，因此 其排放在沿着第一级叶片44的后缘而延伸的平面中，其中燃烧气体 在移动穿过喷嘴翼型42和涡4仑叶片44之后具有显著的压力损失。 第三级排放空气的静压力P3仍然大于燃烧气体38沿着第一级涡轮 叶片44的后缘的静压力PS, j旦不大于沿着第一级叶片前缘的总的相 对压力PTR。因为CDP空气现在用于冷却第一级叶片44，所以在这 个实施例中，第三级排放空气的较低的静压力没有关系。
通过认识到不再需要CDP空气来冷却第一级涡轮盘的前向面和 安装在其上面的第一级涡轮叶片，利用较低压力和较低温度的级间 排放空气可获得发动机效率的显著提高。
虽然这里已经描述了被认为是本发明优选且典型的实施例，但 是本领域中的技术人员从本文所授知识中应该明晰本发明的其它改 型，因此需要将所有这种落在本发明真实精髓和范围内的改型保护 在所附权利要求中。
因此要求保护的内容是所附权利要求所限定和区分的发明。
权利要求
1.一种燃气涡轮发动机(10)，包括多级轴向式压缩机(18)，其包括成排的用于使空气(34)加压的压缩机叶片(1-7)；设置成与所述压缩机(18)流通的环形燃烧器(20)，其用于使燃料(36)与所述压缩空气(34)混合而产生燃烧气体(38)；高压(HP)涡轮(22)，其包括一排具有燕尾榫的HP涡轮叶片(44)，所述燕尾榫安装在支撑HP转子盘(46)的周边的相应燕尾槽(52)中，所述转子盘由轴(30)连接在所述压缩机叶片(1-7)上；所述HP盘(46)包括从所述周边向内延伸出来，并使前向面(50)终止于较宽毂部(62)上的腹板(60)，以及前密封板(56)，所述前密封板(56)沿着所述前向面(50)而径向延伸，从而限定与所述燕尾槽(52)流通的环形歧管(58)；和从所述压缩机(18)的中间级(3，5)中流通式地连接至所述盘前向面(50)的级间冷却回路(48)，其用于将级间排放冷却空气(34b)引导至所述盘前向面(50)。
2. 根据权利要求1所述的发动机，其特征在于 所述燃烧器(20)支撑在内壳(54)周围；并且 所述级间冷却回3各(48)i殳置在所述轴(30)的内部，位于所述压缩机(18)和所述HP盘(46)之间，与所述歧管(58)相流通。
3. 根据权利要求2所述的发动机，其特征在于 所述轴(30)固定地连接在所述盘腹板(60)上，位于所述前密封板(56)底部的辅助毂部(66)上；和至所述中间级(5)的管状挡板(68)限定边界。
4. 根据权利要求3所述的发动机，其特征在于，所述压缩机中 间级(5)包括支撑相应的 一排所述压缩机叶片(5)的压缩机盘(70)，并且所述挡板(68)向前延伸至所述压缩机盘(70)的毂部。
5. 根据权利要求4所述的发动机，其特征在于，所述级间冷却 回路(48)还包括从所述压缩机叶片(5)径向向内沿着所述压缩机盘(70) 而延伸的多个入口管(72)，以便将所述级间排放空气(34b)引导至所述 歧管(58)中。
6. 根据权利要求5所述的发动机，其特征在于所述HP涡轮(22)包括第一级HP涡轮喷嘴，其具有一排设置在 所述燃烧器(20)和所述HP叶片(44)之间的定子翼型(42)，用于降低跨 越所述翼型前缘和翼型后缘的所述燃烧气体的压力；所述HP叶片(44)还各自包括沿着其所述前缘而径向延伸的前排 第一冷却孔(76)，以及沿着其所述后缘而径向延伸的后排第二冷却孔 (78)，用于排放来自内部叶片冷却回路(74)的叶片冷却空气(34b);所述HP叶片(44)配置成可用于额外地降低跨越其前缘和后缘的 所述燃烧气体的压力；和所述中间压缩机级设置在所迷压缩机(18)末级的上游，以实现使 所述排放空气(34b)中的静压力大于所述燃烧气体在所述HP叶片(44) 的所述后缘处的静压力。
7. 根据权利要求6所述的发动机，其特征在于，还包括从所述内壳(54)沿径向向内延伸的密封框架(80)，从而密封地将 自所述辅助毂部(66)径向向外延伸出来的迷宫式密封齿(82)连接起 来；和其中，所述叶片冷却通道(74)设置成与所述歧管(58)相流通，以 便从中接收所述级间排放空气(34b)。
8. 根据权利要求7所述的发动机，其特征在于，所述中间级(5) 配置成可实现使所述排放空气(34b)中的静压力大于所述燃烧气体(38) 在所述HP叶片(44)的所述前缘处的总的相对压力。
9. 根据权利要求6所述的发动机，其特征在于，所述叶片冷却 通道(74)设置在独立于所述级间冷却回路(48)之外的回路中，并与所述压缩机(l 8)的所述末级(7)相流通。
10.根据权利要求9所述的发动机，其特征在于，还包括 前叶片固定器(84),其从所述辅助毂部(66)径向向外延伸至所述密封板(56)外部的所述HP叶片(44)上；和从所述内壳(54)向后延伸的环形导流叶轮(86),其用于引导压缩机排放空气(34)穿过所述HP叶片(44)。
全文摘要
一种燃气涡轮发动机(10)包括可操作地连接在一起的压缩机(18)，燃烧器(20)，和高压(HP)涡轮(22)。级间冷却回路(48)流通式地从压缩机(18)的中间级(3，5)连接至支撑一排涡轮叶片(44)的HP盘(46)的前向面(50)，用于将级间排放的冷却空气引导至那里。
文档编号F02C7/18GK101178029SQ20071016944
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月9日 优先权日2006年11月10日
发明者R·J·奥尔兰多, T·O·莫尼兹, 李经邦 申请人:通用电气公司