有效間隙的控制裝置的製作方法

2023-11-04 21:47:07

專利名稱:有效間隙的控制裝置的製作方法
本發明與燃氣輪發動機有關，更具體地說，是一個有效間隙的控制裝置，用於控制軸向壓氣機的葉頂與相應周向氣封之間的間隙。
眾所周知，由於在發動機內安裝有效間隙的可控裝置，航空發動機工業在推力燃料消耗率方面已經有了很大改進。例如，由普拉特和惠特尼航空技術聯合公司也即本專利申請受讓人，製造的JT9D型發動機，已被改進，使其帶有在專利是為4，069，622的諾丁格(Redinger)等人專利中所描述的和權利要求
中所保護的有效間隙可控裝置。專利號4069622的諾丁格(Reainger)專利也被轉讓給該受讓人。在該專利的實施例中，噴氣管繞在發動機殼外的適當位置，鼓風通過噴氣管衝擊發動機殼體，從而冷卻殼體。這樣，殼體收縮，並且使安裝在殼體上外氣封移向轉子葉片的頂部。由於僅在某些型號發動機的工作外殼上有這種衝擊氣體，而考慮工業上的應用，因而叫做有效間隙的控制裝置。該裝與無源型系統大不相同。無源型系統中，空氣流連續流動而冷卻發動機的某些部件。
隨著有效間隙可控裝置在發動機內給定位置上的應用，以單位推力燃料消耗率來說，發動機的工作性能指標已提高到超過2%。顯然，由於空氣沿著葉片或氣封流出，對發動機的整個性能有很大影響，所以最好是將動葉的間隙和迷宮式氣封的間隙減到最小值。
本發明與壓氣機葉片和迷宮式氣封的有效間隙的可控裝置有關，並且涉及的是發動機內部的運行，而不是外部。同時，本發明也涉及到加熱壓氣機上的孔，使葉片向圓周氣封膨脹，將葉頂與氣封之間的間隙減到最小值.，同時也保證了迷宮式氣封的密閉安裝。比入口空氣的溫度、壓力要高的壓氣機抽氣徑嚮導入發動機中心線附近的壓氣機的孔內。在此，抽氣衝洗壓氣機輪盤，並向後流去，進一步與流體工作介質混合。為了同一目的，少量的空氣向前流去。這些空氣在向發動機的出口端流動中，可用於冷卻其他部件。例如可用於冷卻或減震軸承箱、冷卻燃氣輪機等等。
本發明涉及到抽氣壓氣機從低溫氣源排空氣，比如說從第九級，和從高溫氣流排空氣;比如說從第十五級，低溫、高溫或高低溫混合的空氣，在壓氣機的高壓段的適當位置導入轉鼓上的孔內。最好使空氣在壓氣機中間級進入轉鼓孔，而最佳方案是接近第九級。壓氣機的氣體流入空心的靜葉片，該葉片與在高壓段機箱內的管匯腔連通，和通過孔而形成是在迷宮式內空氣封旁邊的高壓段機轉盤。反渦流管是用作保證空氣是從空心定子流入發動機中心線的旁邊。很明顯，此空氣將洗滌定子使定子得以冷卻或加熱，以保證壓氣機轉盤適當收縮和膨脹，閥門的作用是讓低溫或高溫空氣有效地進入此未端，以致在飛機以中等速度行走時，而這高溫空氣將會用於壓氣機盤的膨脹;和其後的關閉氣壓機葉片相於它的氣封的間隙，以及將迷宮式氣封的空隙減至最少。在移開或高動力狀態下，壓氣機在高溫下開動，冷空氣可進入內徑以及使壓氣機的盤收縮和防止壓氣機葉的頂端摩擦附帶的封密件。
本發明的目的是提供壓氣機內徑的加熱，以致氣體葉輪發動機的壓壓氣機頂端得以膨脹和移動到與園周氣封件更加接近，其特點是保證在發動機運行情況下，內徑不會過熱。空氣由較熱和較冷狀態出來，然後進入高壓段的接近到發動機的中心線的中間位置的內徑裡，本發明特點是使空氣流從壓氣機的某一狀態可選擇地或相伴地轉動。本發明的其他特點是運送抽氣通過壓氣機空心靜子和內層迷宮式氣封之間的孔。本發明的另一特徵是通過適當選擇隨動閥，可調節空氣的容積流量和溫度。
發明的其它特性和優點可從說明書、權利要求
以及說明發明實施例的附圖中很明顯地看出。
唯一的一張雙轉子燃氣輪發動機中的高壓段的橫裁面的局部剖視圖，示出了本發明的詳細內容。
當與雙轉子燃氣輪發動機，例如由普拉特和惠特尼航空技術聯合公司，也即本專利申請的受讓人製造的JT-9，2037型和4000型發動機聯繫起來描述本發明時，就會知道這個發明在其他類型的燃氣輪發動機中也有應用。如上所述，在本發明的最佳實施方案中，本發明被用於雙轉子燃氣輪發動機中的高壓氣機，在此處壓縮空氣從高溫壓級抽出。該級的溫度，壓力比在發動機內回流點的溫度、壓力要高。從圖中可以看出，指示參數10所指示的壓氣機高壓段的一部分，由壓力級和許多排靜葉16組成。壓力級包括帶有葉片12的轉子和相應的輪盤14。很明顯，因為壓氣機動葉對氣體作功，當氣體向後流去時，氣體的壓力要升高，隨之溫度也上升。
按照本發明，空氣從壓氣缸的第九級和更高壓縮級即最後一級(第15級)抽出。從壓氣機排出的空氣，通過擴壓器21擴壓之後，再進入燃燒室，這在發動機中是很獨特的。為了設計簡單起見，第15級空氣從擴壓器21抽出，再通過洩放孔33，進入圍繞擴壓器的空腔25內，在此，通過外殼31上的開口23和安裝在外部的管道20，將空氣從發動機中輸出，再流入閥26裡。類似地，由第九級抽出的空氣，通過洩放孔32，進入圍繞在壓氣機內殼39上的空腔27內，又通過發動機外殼31上的開口29導入管線22，最後進入閥26，很明顯，從應用、設計簡單、方便考慮，在發動機殼31中，由第9級洩放孔32出來的氣體應向內部導入。
然後，抽氣通過管線24以及固定的氣封環支架33上的開口30，導入壓氣機孔腔內，再進入空腔28。在此，氣體向著發動機的中心線A徑向向心流動。為了使股氣體逆著由轉子和軸產生的離心場內的離心力方向流動，要使一個或更多個葉片40製成空心，並與空腔28相通。許多反渦流管(一個管子在圖中標出，但所選擇的數量由所需流動情況而定。)安裝在空腔47上，並與其一起旋轉，同時，與由空心葉片40的端部排出的流體相通。在軸41附近，流動終止。所選擇的抽氣壓力由所設計的壓降控制，這一壓力使得一部分空氣在孔腔中向前流動，而大部分氣體則相對發動機的流體工作介質的流動方向向後流動。當空氣通過輪盤14上的孔43後，一部分氣體將衝洗腹板45和輪緣47，由於抽氣放出的熱量將引起輪緣膨脹，從而促使輪盤上葉片12移向周向氣封53，這樣控制了其間的間隙。
同理，在壓氣機中的各種迷宮式氣封如迷宮氣封44和46，將同樣膨脹而將間隙減到最小值。如圖，當抽氣進入壓氣機的孔中，由於壓氣機孔內的抽氣的溫度作用，輪緣47外徑上的氣封片55將膨脹或收縮，而移近或離開臺階板57(雖然，一些元件具有不同的尺寸，但如果作用一樣，它們則有相同的指標參數。)。
至此，在大功率運行中，如起飛，以眾所周知的方法來控制閥26，以便由第9級抽出的氣體通入孔腔中。在小功率運行中，如飛機巡航中，可連接第15級抽氣。很明顯，高壓級處於高溫，故可加熱孔腔，使輪盤徑向向外膨脹，從而減小了葉頂與其周向氣封之間的間隙。同時，迷官式氣封46和44也同樣被加熱，結果保證了葉頂與氣封之間的最小間隙。
隨適當的控制信號而正確地調節閥26，可以相應地調節溫度和空氣的容流量。關於適當的控制系統的實例，可參照前面提到的諾丁格(Reringer)專利，它包含在參考文獻中。
本發明不限於這裡所描述和圖示的具體的實施例，而可在由以下權利要求
所確定本發明的新穎構思的精神和範圍內，做各種變化和改進。
權利要求
1.用於飛機動力的燃氣發動機的有效間隙可控裝置，其特徵在於所說的發動機具有許多軸向壓氣機的級，這些級在壓氣機孔腔中被可轉動地支承著，每個所說的級有許多由輪盤支承的葉片，葉頂周圍的氣封環圍繞著該輪盤和葉片前的一排靜葉，用於有選擇地從級中抽出壓縮空氣的裝置，實際是從中間級和中間級以下的級中抽氣，把所抽的空氣送入帶有許多級的軸向後氣機的旋轉軸附近的孔腔內的裝置，所說的輸入裝置在所說的一排靜葉片中至少包括一個空心靜葉片和一個反渦流管，該管從空心靜葉片的內徑徑向向內伸入所說的旋轉軸。控制裝置用於控制所說的有選擇地抽氣的裝置，它藉助於所說的輸入裝置使壓縮空氣進入所說的孔內，從而加熱輪盤，以便在所說的發動機功率較小的條件下，使輪盤徑向膨脹接近氣封，縮小了所說葉頂與氣封之間的間隙。
2.根據權利要求
1中所說的有效間隙可控裝置，其特徵在於包括迷宮式氣封，該氣封在靜葉的內徑上安有氣封片，並且與從所說輪盤外徑伸出的懸掛氣封片一起運動，所說的控制裝置用於控制所說的有選擇的抽氣裝置，該裝置通過所說的輸入裝置使壓縮空氣進入孔腔，從而加熱輪盤，以便在所說的小功率條件下膨脹懸掛氣封片，而將迷宮式氣封的間隙減到最小值。
3.根據權利要求
2中所說的有效間隙可控裝置，其特徵在於，在發動機的瞬間大功率運行條件下，所說的控制裝置，用來有選擇地防止從所說的中間級以下的級出來的壓縮空氣進入所說的孔腔中。該控制裝置帶有一個閥。
4.根據權利要求
1中所說的有效間隙可控裝置，其特徵在於所說的小功率條件是飛機巡航的時候。
專利摘要
用於燃氣輪發動機中的壓氣機孔腔由從壓氣機後幾級中有選擇地抽出的壓縮空氣來加熱，以便在發動機運行中，只在預定的情況下開始加熱。在飛機巡航中，允許抽汽進入壓氣機的中間級的孔腔內，這裡壓氣機的輪盤被衝刷而膨脹，使外氣封與葉頂之間的間隙減小。在發動機大功率運行中，防止加熱輪盤。
文檔編號F02C9/00GK85102135SQ85102135
公開日1987年1月10日 申請日期1985年4月1日
發明者哈維·歐文·韋納 申請人:聯合工藝公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan