用於渦輪發動機的氣旋分離器的製作方法
2023-05-29 17:01:51
渦輪發動機且特別是燃氣或燃燒渦輪發動機是從穿過發動機流到多個渦輪葉片上的燃燒氣體獲得能量的旋轉發動機。燃氣渦輪發動機用於陸地和海上移動和發電，但最常用於航空應用，諸如用於飛行器，包括直升機。在飛行器中，燃氣渦輪發動機用於飛行器的推進。在陸地應用中，渦輪發動機通常用於發電。
背景技術：
用於飛行器的燃氣渦輪發動機設計成在高溫下操作以最大限度提高發動機效率，所以某些發動機構件(諸如高壓渦輪和低壓渦輪)的冷卻可能是必需的。通常，冷卻通過將較冷的空氣從高壓和/或低壓壓縮機導送至需要冷卻的發動機構件來實現。高壓渦輪中的溫度為大約1000℃到2000℃，且來自壓縮機的冷卻空氣為大約500℃到700℃。儘管壓縮機空氣為高溫的，但其相對於渦輪空氣較冷，且可用於冷卻渦輪。當冷卻渦輪時，冷卻空氣可供應至各種渦輪構件，包括渦輪護罩和渦輪葉片的內部。
冷卻空氣中的顆粒(諸如汙垢、灰塵、沙、火山灰和其它環境汙染物)可引起冷卻損失和飛行器環境中的縮短的操作時間或"在翼時間"。該問題在世界各處的其中渦輪發動機遭受大量氣載顆粒的某些操作環境中加劇。供應至渦輪構件的顆粒可阻塞、阻礙或塗布流動通路和構件的表面，這可縮短構件的壽命。
技術實現要素：
一種燃氣渦輪發動機包括發動機核心，其具有成軸向流動布置的壓縮機區段、燃燒器區段和渦輪區段。燃氣渦輪發動機還包括將壓縮機區段流體地聯接至渦輪區段和氣旋分離器的冷卻空氣迴路。氣旋分離器包括限定內部的殼體、位於內部內以限定中心體與殼體之間的殼體內的環形容積來形成環形氣旋分離室的中心體、將環形容積沿切向聯接至冷卻空氣迴路的入口、將環形容積在入口下遊聯接至冷卻空氣迴路的較清潔空氣出口，以及流體地聯接至環形容積的掃氣出口。
一種用於燃氣渦輪發動機的誘導器組件包括盤，其包括多個沿周向布置的誘導器，誘導器具有帶入口和出口的轉向通路，且限定流動流線，以及與誘導器成對的多個氣旋分離器。氣旋分離器具有帶空氣入口、較清潔空氣入口和掃氣出口的環形氣旋分離室，且限定環帶中心線。空氣入口與環形分離室相切，較清潔空氣出口聯接至誘導器入口且限定較清潔空氣出口流線，較清潔空氣出口聯接至誘導器入口，使得較清潔空氣出口流線與誘導器入口流線對準。
一種燃氣渦輪發動機具有發動機中心線和圍繞發動機中心線沿周向布置的至少一個氣旋分離器，該至少一個氣旋分離器具有帶空氣入口、較清潔空氣出口和掃氣出口的環形氣旋分離室，限定環帶中心線。空氣入口與環形分離室相切。
技術方案1.一種燃氣渦輪發動機，包括：
發動機核心，其具有成軸向流動布置的壓縮機區段、燃燒器區段和渦輪區段；
冷卻空氣迴路，其將所述壓縮機區段流體地聯接至所述渦輪區段；以及
氣旋分離器，包括：
殼體，其限定內部，
中心體，其位於所述內部內以在所述中心體與所述殼體之間限定所述殼體內的環形容積以形成環形氣旋分離室，
入口，其將所述環形容積沿切向聯接至所述冷卻空氣迴路，
較清潔空氣出口，其將所述環形容積在所述入口下遊聯接至所述冷卻空氣迴路，以及
掃氣出口，其流體地聯接至所述環形容積。
技術方案2.根據技術方案1所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述燃氣渦輪發動機還包括誘導器區段，其在所述渦輪區段的軸向上遊且具有帶轉向通路的至少一個誘導器，所述轉向通路具有聯接至所述氣旋分離器較清潔空氣出口的入口和流體地聯接至所述渦輪區段的出口。
技術方案3.根據技術方案2所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述轉向通路和較清潔空氣出口具有對準的中心線。
技術方案4.根據技術方案1所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述氣旋分離器入口具有帶減小的截面區域的部分以加速冷卻空氣。
技術方案5.根據技術方案4所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述部分具有連續地減小的截面區域。
技術方案6.根據技術方案1所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述氣旋分離器包括位於所述環形容積內的轉向元件。
技術方案7.根據技術方案1所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述掃氣出口與所述環形容積相切。
技術方案8.根據技術方案1所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述核心限定發動機中心線，所述氣旋分離器限定氣旋中心線，且所述發動機中心線和氣旋中心線平行。
技術方案9.一種用於燃氣渦輪發動機的誘導器組件，包括：
盤，其包括多個沿周向布置的誘導器，所述誘導器具有帶入口和出口的轉向通路且限定流動流線；以及
與所述誘導器成對的多個氣旋分離器，所述氣旋分離器具有帶空氣入口、較清潔空氣出口和掃氣出口的環形氣旋分離室，且限定環帶中心線；
其中所述空氣入口與所述環形分離室相切，所述較清潔空氣出口聯接至所述誘導器入口且限定較清潔空氣出口流線，且所述較清潔空氣出口聯接至所述誘導器入口，使得所述較清潔空氣出口流線與所述誘導器流線對準。
技術方案10.根據技術方案9所述的誘導器組件，其中，所述氣旋分離器空氣入口具有帶減小截面的區域的部分以加速冷卻空氣流。
技術方案11.根據技術方案10所述的誘導器組件，其中，所述部分具有連續地減小的截面區域。
技術方案12.根據技術方案9所述的誘導器組件，其中，所述氣旋分離器包括位於所述環形分離室內的轉向元件。
技術方案13.根據技術方案9所述的誘導器組件，其中，所述掃氣出口與所述環形容積相切。
技術方案14.根據技術方案9所述的誘導器組件，其中，所述盤限定盤中心線，所述氣旋分離器限定多個氣旋中心線，且所述盤中心線和所述氣旋中心線平行或成角度地偏移。
技術方案15.根據技術方案14所述的誘導器組件，其中，所述氣旋中心線從所述盤中心線按複合角度成角度地偏移，所述複合角度包括相對於所述盤中心線的軸向分量和徑向分量兩者。
技術方案16.根據技術方案15所述的誘導器組件，其中，所述氣旋分離器圍繞所述盤中心線沿周向布置。
技術方案17.一種燃氣渦輪發動機，具有發動機中心線和圍繞所述發動機中心線沿周向布置的至少一個氣旋分離器，所述至少一個氣旋分離器具有帶空氣入口、較清潔空氣出口和掃氣出口的環形氣旋分離室，且限定環帶中心線，其中所述空氣入口與所述環形分離室相切。
技術方案18.根據技術方案17所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述至少一個氣旋分離器包括多個氣旋分離器。
技術方案19.根據技術方案17所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述氣旋分離器包括限定內部的殼體和位於所述內部內以限定所述殼體內的環形容積的中心體，且所述環形容積形成所述環形氣旋分離室。
技術方案20.根據技術方案17所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述燃氣渦輪發動機還包括誘導器，其具有圍繞所述發動機中心線沿周向布置的多個誘導器，所述誘導器具有帶入口和出口的轉向通路且限定流動流線，且所述較清潔空氣出口聯接至所述誘導器入口且限定較清潔空氣出口流線，其中所述較清潔空氣出口聯接至所述誘導器入口，使得所述較清潔空氣出口流線與所述誘導器入口流線對準。
技術方案21.根據技術方案17所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述燃氣渦輪發動機還包括在所述誘導器入口的上遊位於所述環帶內的轉向元件。
技術方案22.根據技術方案17所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述掃氣出口與所述環帶相切。
附圖說明
在附圖中：
圖1為用於飛行器的燃氣渦輪發動機的示意性截面圖。
圖2為包括氣旋分離器的冷卻空氣迴路的示意性截面視圖。
圖3為示出氣旋分離器的圖2的截面的局部放大圖。
圖4為圖3的氣旋分離器的截面視圖。
圖5為圖3的氣旋分離器的入口的透視圖。
圖6為示出切向噴射管道的圖3的氣旋分離器的徑向截面視圖。
圖7為示出氣旋分離器內的流動通路的圖3的截面視圖。
圖8為示出可結合到圖1的發動機中的聯接至誘導器區段的氣旋分離器的透視圖。
圖9為圖8的誘導器區段的一部分的局部放大圖，示出進入誘導器區段的穿過氣旋分離器的流體流。
零件清單
10燃氣渦輪發動機
12縱軸線(中心線)
14前部
16後部
18風扇區段
20風扇
22壓縮機區段
24低壓(lp)壓縮機
26高壓(hp)壓縮機
28燃燒區段
30燃燒器
32渦輪區段
34hp渦輪
36lp渦輪
38排氣區段
40風扇殼
42風扇葉片
44核心
46核心殼
48hp軸/hp轉軸
50lp軸/lp轉軸
52壓縮機級
54壓縮機級
56壓縮機葉片
58壓縮機葉片
60壓縮機導葉(噴嘴)
62壓縮機導葉(噴嘴)
64渦輪級
66渦輪級
68渦輪葉片
70渦輪葉片
72渦輪導葉
74渦輪導葉
98冷卻迴路
100區段
102氣旋分離器
104誘導器區段
106殼體
108內部
110入口
112第一出口
114第二出口
116箭頭
118導葉
120箭頭
140入口管道
142切向噴射區域
144肋條
146後壁
148中心體
150環形容積
152減小的截面面積
154增大的截面面積
156環形出口管道
158徑向外容積
160徑向內容積
162掃氣出口
164較清潔空氣出口
166旋流器
168掃氣容積
170帶
172支座
174緊固件
176移位軸線
178箭頭
180切向入口
182外表面
184側壁
186箭頭
188箭頭
190箭頭
200箭頭
202箭頭
204箭頭
206掃氣流
208較清潔空氣流
218盤
220誘導器
222轉向通路
224誘導器流
226出口
228開口
228側面
230入口。
具體實施方式
本發明的所述實施例針對關於特別是渦輪發動機中的顆粒移除的系統、方法和其它裝置，且更具體地針對從渦輪發動機中的冷卻空氣流移除顆粒。為了圖示的目的，本發明將關於飛行器燃氣渦輪發動機描述。然而，將理解的是，本發明並未如此受限，且可在非飛行器應用中具有普遍應用，諸如其它移動式應用和非移動式工業、商業和住宅應用。
如本文使用的用語"軸向"或"軸向地"是指沿發動機的縱軸線或沿設置在發動機內的構件的縱軸線的維度。連同"軸向"或"軸向地"使用的用語"前"是指朝發動機入口的方向移動，或構件相比於另一個構件相對更接近發動機入口。連同"軸向"或"軸向地"使用的用語"後"是指相對於發動機中心線朝發動機的後部或出口的方向。
如本文使用的用語"徑向"或"徑向地"是指在發動機的中心縱軸線、發動機外周或設置在發動機內的圓形或環形構件之間延伸的維度。以其自身或結合用語"徑向"或"徑向地"使用的用語"近側"或"向近側"是指在朝中心縱軸線的方向上移動，或構件相比於另一個構件相對更接近中心縱軸線。
如本文使用的用語"切向"或"切向地"是指相對於發動機的縱軸線或設置在其中的構件的縱軸線垂直於徑向線延伸的維度。
所有方向參考(例如，徑向、軸向、上、下、向上、向下、左、右、側向、前、後、頂部、底部、上方、下方、垂直、水平、順時針、反時針等)僅用於標識目的，以有助於讀者對本公開內容的理解，且不產生特別是對其位置、定向或使用的限制。連接參考(例如，附接、聯接、連接和接合)寬泛地構想，且可包括一系列元件之間的中間部件，以及元件之間的相對移動，除非另外指出。因此，連接參考不一定是指兩個元件直接地連接且與彼此成固定關係。示例性附圖僅出於圖示目的，且附於此的附圖中反映的大小、位置、順序和相對尺寸可變化。
所述公開內容針對一種渦輪葉片，且具體針對冷卻渦輪葉片。出於圖示的目的，將關於用於飛行器燃氣渦輪發動機的渦輪葉片描述本發明。然而，將理解的是，本發明並未如此受限，且可在非飛行器應用得到普通應用，諸如其它移動式應用和非移動式工業、商業和住宅應用。其還可具有對渦輪發動機中除葉片外的翼型件(諸如靜止導葉)的應用。
圖1為用於飛行器的燃氣渦輪發動機10的示意性截面圖。發動機10具有從前部14向後部16延伸的大體上縱向延伸的軸線或中心線12。發動機10包括(成下遊串流關係)：包括風扇20的風扇區段18、包括增壓器或低壓(lp)壓縮機24和高壓(hp)壓縮機26的壓縮機區段22、包括燃燒器30的燃燒區段28、包括hp渦輪34和lp渦輪36的渦輪區段32，以及排氣區段38。
風扇區段18包括包繞風扇20的風扇殼40。風扇20包括圍繞中心線12沿徑向設置的多個風扇葉片42。hp壓縮機26、燃燒器30和hp渦輪34形成發動機10的核心44，其生成燃燒氣體。核心44由核心殼46包繞，核心殼46可與風扇殼40聯接。
圍繞發動機10的中心線12同軸地設置的hp軸或轉軸48將hp渦輪34傳動地連接到hp壓縮機26。圍繞發動機10的中心線12同軸地設置在較大直徑的環形hp轉軸48內的lp軸或轉軸50將lp渦輪36傳動地連接到lp壓縮機24和風扇20。安裝至轉軸48、50且與其中的一者或兩者一起旋轉的發動機10的部分單獨或共同地稱為轉子51。
lp壓縮機24和hp壓縮機26分別包括多個壓縮機級52、54，其中一組壓縮機葉片56、58相對於對應組的靜止壓縮機導葉60、62(也稱為噴嘴)旋轉以壓縮或加壓穿過級的流體流。在單個壓縮機級52、54中，多個壓縮機葉片56、58可設成環，且可相對於中心線12從葉片平臺到葉片末梢沿徑向向外延伸，而對應的靜止壓縮機導葉60、62定位在旋轉葉片56、58下遊和附近。將注意的是，圖1中所示的葉片、導葉和壓縮機級的數目僅為了說明性目的選擇，且其它數目是可能的。壓縮機級的葉片56、58可安裝至盤53，盤53安裝至hp轉軸和lp轉軸48、50中的對應一個，其中各個級具有其自身的盤。導葉60、62以圍繞轉子51的周向布置安裝至核心殼46。
hp渦輪34和lp渦輪36分別包括多個渦輪級64、66，其中一組渦輪葉片68、70相對於對應組的靜止渦輪導葉72、74(也稱為噴嘴)旋轉以從穿過級的流體流獲得能量。在單個渦輪級64、66中，多個渦輪葉片68、70可設成環，且可相對於中心線12從葉片平臺到葉片末梢沿徑向向外延伸，而對應的靜止渦輪導葉72、74定位在旋轉葉片68、70上遊和附近。將注意的是，圖1中所示的葉片、導葉和渦輪級的數目僅為了說明性目的選擇，且其它數目是可能的。
在操作中，旋轉風扇70將環境空氣供應至lp壓縮機24，lp壓縮機然後將加壓環境空氣供應至hp壓縮機26，這進一步加壓環境空氣。來自hp壓縮機26的加壓空氣在燃燒器30中與燃料混合且點燃，從而生成燃燒氣體。一些功由hp渦輪34從這些氣體獲得，其驅動hp壓縮機26。燃燒氣體排放到lp渦輪36中，其獲得額外功來驅動lp壓縮機24，且排出氣體最終經由排氣區段38從發動機10排放。lp渦輪36的驅動會驅動lp轉軸50以使風扇20和lp壓縮機24旋轉。
由風扇20供應的一些環境空氣可繞過發動機核心44且用於發動機10的部分(尤其是熱部分)的冷卻，且/或用於對飛行器的其它方面冷卻或供能。在渦輪發動機的背景下，發動機的熱部分一般在燃燒器30下遊，尤其是渦輪區段32，其中hp渦輪34為最熱部分，因為其正好在燃燒區段28的下遊。其它冷卻流體源可為但不限於從lp壓縮機24或hp壓縮機26排放的流體。
因此，空氣流可通過關於發動機中心線12在燃燒器30內和外沿徑向設置的旁通區段76繞過燃燒器30。誘導器區段78可使用來自旁通區段76的空氣來提供空氣流以用於冷卻下遊發動機構件，例如，諸如導葉、葉片或護罩組件。空氣流用作冷卻空氣流，其相對於通過燃燒器30生成的空氣流的溫度具有較低的溫度。
圖2為圖1的燃燒器區段28與渦輪區段32之間的接合處附近的發動機10的區段的示意圖，示出了聯接至誘導器區段104的氣旋分離器102。氣旋分離器102可給送有冷卻流體流以限定燃燒器30的徑向內側的繞過燃燒器區段28的冷卻迴路98。因此，例如，來自壓縮機區段22的旁通空氣流可通過出口導嚮導葉118傳送至氣旋分離器102，出口導嚮導葉118與誘導器區段104流體連通。冷卻回流98可從誘導器區段104給送渦輪區段34，以及其中的構件，諸如葉片68、導葉72、盤53或密封件(未示出)。還應當認識到的是，如圖2中所示的出口導嚮導葉118是示例性的，且不應當理解為限制性的。
圖3為圖2的發動機10的區段100的示意圖，示出了與設置在氣旋分離器102下遊的誘導器區段104結合的氣旋分離器102。氣旋分離器102可包括限定環形內部108的殼體106。內部108可通過空氣入口110與發動機區段100流體連通，且可通過第一出口112和第二出口114排出冷卻流體。第二出口114也可與誘導器區段104流體連通。例如，冷卻迴路98可由從出口導嚮導葉118引入發動機區段100的冷卻流體流進一步限定。冷卻迴路98的冷卻流體流然後可通過入口110流到氣旋分離器102中，穿過內部108，且通過出口112、114排出至誘導器區段104，在那裡冷卻流體可流至渦輪區段32。因此，冷卻迴路98包括將冷卻流體流從壓縮機區段22引導，穿過氣旋分離器102，且穿過誘導器區段104，至渦輪區段32，繞過燃燒器區段28。
在圖4中，入口管道140提供通過入口110從氣旋分離器102的外部至內部108的流體連通。入口110和入口管道140可為具有弓形截面的環形。入口管道140在切向噴射區域142處與內部108流體連通。肋條144部分地設置在入口管道140與內部108之間，以用於將冷卻流體流引導至內部108的一側。後壁146設置在內部108中，聯接到沿縱向延伸穿過內部108的中心的環形中心體148。中心體148可沿軸向設置得平行於發動機中心線12，或可從平行於發動機中心線12成角度地偏移。環形容積150由中心體148限定以形成設置在殼體106的內部108內且在切向噴射區域142與第二出口114之間延伸的環形氣旋分離室。環形容積150的縱向延伸可限定環帶中心線或氣旋中心線，其可平行於發動機中心線12，或可相對於或不相對於中心體148的對準從發動機中心線12成角度地偏移。此外，環帶中心線或氣旋中心線可按複合角度(包括軸向維度和徑向維度兩者)成角度地偏移使得環帶中心線相對於發動機中心線按複合角度偏移。
環形容積150可包括分別在切向噴射區域142和第一出口112附近的減小的截面區域152和增大的截面區域154。減小的截面區域152和增大的截面區域154可連續地減小或增大。加速部分由減小的截面區域152限定以加速冷卻空氣流，且減速部分由增大的截面區域154限定以使冷卻空氣流減速。相應的部分可與減小的截面區域152和增大的截面區域154的截面的面積成比例地使空氣流加速和減速。增大的截面區域154進一步提供用於設置在內部108內的環形出口管道156的空間。環形出口管道156將環形容積150分成徑向外容積158和徑向內容積160。徑向外容積158提供與包括第一出口112的掃氣出口162的流體連通，且徑向內容積通過示為除旋流器166(deswirler)的轉向元件提供與包括第二出口114的較清潔空氣出口164的流體連通。應當理解的是，除旋流器166是可選的，且氣旋分離器可設置成沒有除旋流器166。掃氣出口162可設置成與環形容積150相切。掃氣出口162可進一步在環形容積150與掃氣出口162之間的接合處限定空氣入口161。空氣入口161可包括減小的截面區域來加速進入掃氣出口162中的空氣流。徑向外容積158終止於環形掃氣容積168處，使得設置在徑向外容積158內的任何冷卻流體可提供至環形出口管道156周圍的掃氣出口162。
圖5示出了安裝至環形帶170的氣旋分離器102的入口110。支座172利用多個緊固件174將入口110緊固至氣旋分離器102。移位軸線176示為沿軸向穿過支座172的中心，平行於發動機中心線12。相對於移位軸線176，入口110可在大致軸向方向上接收冷卻流體流且利用弓形入口管道140使冷卻流體流轉向以在進入環形容積150時相對於氣旋分離器102的軸向定向具有徑向定向，如由箭頭178示出的那樣。
應當理解的是，如圖所示的入口110是示例性的。儘管入口110示為接收關於發動機中心線12的大體上軸向的空氣流，但入口110可沿多個方向定向，諸如部分地向上或向下或向一側成角度，例如，接收來自多個方向的空氣流。
圖6示出了切向噴射區域142處的入口110的徑向截面。入口管道140通過切向入口180處的切向噴射區域142與環形容積150流體連通，切向入口180限定在肋條144的徑向外表面182與限定在殼體106內的側壁184之間。
在178處進入入口110的冷卻流體流在入口管道140內從相對於發動機中心線12具有大致軸向方向轉向至具有徑向和軸向方向兩者，如圖5中所示沿徑向向內移動。來自入口管道140的186處的冷卻流體流由肋條144朝側壁184引導，並且在188處且來自186的冷卻流體流由側壁184引導以在進入環形容積150時相對於環形容積150的環形定向具有切向方向。因此，切向噴射區域142將冷卻流體流沿切向引導到環形容積150中，使得190處的冷卻流體流可以圍繞中心體148成氣旋方式在環形容積150內渦旋，在軸向向後方向上移動穿過氣旋分離器102。
在圖7中，可認識到穿過氣旋分離器的冷卻流體流的全部。在200處的冷卻流體流流到入口110中且通過入口管道140轉向以在進入氣旋分離器102時在202處具有軸向方向和徑向方向。在切向噴射區域142處，冷卻流體流朝側壁184引導，使得冷卻流體沿切向噴射到環形容積150中。當冷卻流體穿過氣旋分離器102時，冷卻流體的切向噴射引起冷卻流體圍繞中心體148螺旋地渦旋。氣旋分離器102內的冷卻流體可包括氣旋空氣流204，使得夾帶在冷卻流體內的顆粒物質(諸如灰塵、汙垢、沙、灰或另外的)通過離心力朝殼體106附近的環形容積150的徑向外周移動。沿外周的顆粒物質可傳送到環形容積150的徑向外容積158中，使得206處的掃氣空氣流可將顆粒攜帶到掃氣出口162中且通過第一出口112排出。不包括掃氣空氣流206的其餘冷卻流體可穿過徑向內容積160作為較清潔空氣流208。較清潔空氣流208可穿過除旋流器166，將空氣流的螺旋幅度變為軸向空氣流。較清潔空氣流208可在第二出口114處穿過較清潔空氣出口164。第一出口112和第二出口114可設置成與環形容積150相切，使得通過冷卻流體的切向排出消除了使氣旋空氣流204除旋流的需要。
應當認識到的是，除旋流器166是可選的。氣旋空氣流可通過除旋流器166除旋流。此外，與典型氣旋分離器的低壓中心區段相關聯的壓力損失利用中心體148消除，減少或消除了將空氣流通過較清潔空氣出口164傳出之前對空氣流除旋流的需要。
應當理解的是，氣旋分離器102可沿切向噴射冷卻流體流，以在氣旋分離器102內產生螺旋或氣旋空氣流。氣旋空氣流使用離心力將夾帶在空氣流內的顆粒物質推至氣旋分離器102的外周，將流分成徑向外部的汙垢流和徑向內部的較清潔空氣流(其使相當的顆粒物質通過由氣旋流生成的離心力從其移除)。徑向內部的空氣流和徑向外部的空氣流的分離操作成從冷卻迴路內的冷卻流體流移除一定量的顆粒物質，使得與冷卻流體內的顆粒物質相關聯的問題在使用冷卻迴路的冷卻流體的發動機構件內減少。
轉到圖8，透視圖示出了可結合到發動機10中的誘導器區段104的一個示例。誘導器區段104包括具有多個氣旋分離器102的環形帶170和具有多個誘導器220的環形盤218，誘導器220可與環形帶170和盤218一起整體結合形成或模製。帶170和盤218可限定與發動機中心線12同軸對準的盤中心線。應當認識到的是，具有互補的誘導器220的氣旋分離器102的數目是示例性的，且可基於特定發動機10包括更多或更少。此外，入口110可從一個或多個氣旋分離器102移除，使得冷卻流體沿徑向引入氣旋分離器102中，而不需要使流從軸向方向轉向成在入口管道140處具有徑向和軸向方向。
圖9為圖8的誘導器區段104的一部分的局部放大圖，示出了操作期間的穿過誘導器區段104的流體流以及掃氣出口162和較清潔空氣出口164的切向出口幾何形狀。氣旋分離器102的較清潔空氣出口164可位於誘導器220上遊，且可與誘導器220的入口230流體連通，使得供應至誘導器220的流體流為具有減少量的夾帶在其中的顆粒物質的較清潔空氣流208。誘導器220可進一步包括轉向通路222。如圖所示，較清潔空氣出口164的下遊部分可形成用於誘導器220的流動通路，使得較清潔空氣出口164使較清潔空氣流208朝hp渦輪34加速和轉向到轉向通路222中作為誘導器流224。用於轉向通路222的出口226可由與氣旋分離器102相對的環形盤218的側面228中的開口限定。
較清潔空氣出口164和轉向通路222可分別限定縱向中心線，使得相應的中心線對準以相對於環形容積150切向地傳送較清潔空氣流208。此外，較清潔空氣出口164和轉向通路222可沿中心線限定流動流線，使得流線對準。此外，較清潔空氣出口164可聯接至誘導器入口230以限定較清潔空氣流線，其可與流動流線對準。
應當認識到的是，氣旋分離器有益於從通過一個或多個發動機構件限定的冷卻迴路內移動的冷卻流體流移除一定量的顆粒物質。渦輪發動機內使用的典型氣旋或離心分離器通過與旋流器或旋流器導葉組合的徑向或軸向入口引入空氣，以生成氣旋空氣流來用於離心分離。切向噴射區域消除了對於旋流器、旋流器導葉或偏轉器的需要，基於氣旋分離器的幾何形狀生成氣旋空氣流。此外，相比於標準顆粒分離器可移除較小尺寸的顆粒物質，同時由於掃氣流而保持系統內的最小壓力損失。相比於典型分離器，移除較小尺寸的優點還由於氣旋分離器的較小半徑而增加。此外，氣旋分離器的製造簡化，從而節省成本。
還應當認識到的是，如本文所述的氣旋分離器包括用於渦輪發動機中的緊湊尺寸。切向噴射和出口幾何形狀消除了旋流器導葉對氣旋空氣流除旋流的需要。中心體的添加消除了環形容積的低壓中心區域，減少捕集在環形容積的中央內的離心顆粒的需要，提高了總體分離器效率。此外，氣旋分離器的簡化允許了對於增大入口或出口區段的容易調節，以及基於待移除的顆粒物質的期望尺寸限定幾何形狀。
還應當認識到的是，與誘導器入口組合的較清潔空氣出口提供較清潔空氣至誘導器組件，其最大化誘導器效率。氣旋分離器能夠以高誘導器效率保持來提供達到100%的顆粒移除。移除的顆粒可引導至保持室，或包括在掃氣流內，掃氣流引導至能夠以夾帶的顆粒物質操作的備選發動機構件。
關於本文公開的發明的系統、方法和其它裝置的各種實施例提供特別是渦輪發動機中改善的顆粒分離。所述系統的一些實施例的實施中可實現的一個優點在於，可單獨地或組合地使用本文公開的系統、方法和其它裝置的各種實施例，以從渦輪發動機的冷卻空氣流移除顆粒。冷卻空氣中的顆粒減少可改善冷卻和發動機構件耐久性。飛行器發動機的使用壽命通常由渦輪冷卻通路中的顆粒累積限制，且顆粒累積的移除或顯著減少增加了維修之間的發動機的操作壽命跨度。
該書面描述使用示例來公開本發明，包括最佳模式，並且還使本領域技術人員能夠實踐本發明，包括製造和使用任何裝置或系統以及執行任何包含的方法。本發明可申請專利的範圍由權利要求限定，並且可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權利要求的字面語言不同的結構要素，或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質差異的等同結構要素，則意在使這些其它示例處於權利要求的範圍內。