專利名稱：在壓縮機(jī)的串聯(lián)轉(zhuǎn)子中具有慣性過濾器的排氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離心或或混流壓縮機(jī)的二級空氣系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，特別是飛機(jī)空氣渦輪的離心或混流壓縮機(jī)的二級空氣系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)方式中，空氣渦輪由一空氣入口組成，該入口設(shè)計為吸入氧化劑氣體，通常為空氣，并將其傳遞至壓縮該氧化劑氣體的壓縮系統(tǒng)的入口。該壓縮系統(tǒng)由至少一個混合或離心型壓縮機(jī)構(gòu)成，每個離心型壓縮機(jī)包括至少一個安裝在傳動軸上的轉(zhuǎn)子和至少一個定子。由壓縮系統(tǒng)壓縮的氧化劑氣體與燃料混合并在燃燒室中燃燒。安裝在傳動軸上的至少一個渦輪將燃燒室內(nèi)氣體燃燒的動能的部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，以至少驅(qū)動壓縮機(jī)。燃燒后的氣體與熱部件，例如渦輪進(jìn)行熱交換，它們應(yīng)當(dāng)被冷卻以限制其溫度升高。在包括至少一個離心型或混流型壓縮機(jī)的燃?xì)鉁u輪中，已知通過二級空氣系統(tǒng)來實現(xiàn)此冷卻，該二級空氣系統(tǒng)適于從離心或混流壓縮機(jī)的定子排出氧化劑氣體。排放通常通過設(shè)置在與流體流相切的多個排放孔來實現(xiàn)。然而，該氧化劑氣體可包括污染顆粒，其導(dǎo)致至少部分阻塞所述排放孔。此阻塞現(xiàn)象導(dǎo)致由二級空氣系統(tǒng)排出的氣體量顯著減少，結(jié)果是其導(dǎo)致熱部件溫度升高，這反過來導(dǎo)致它們壽命和/或機(jī)械強(qiáng)度的減少。而且，離心或混流壓縮機(jī)的整體效率可由于沿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子對氧化劑氣體流的擾亂而減小，例如由于與轉(zhuǎn)子接觸的氧化劑氣體邊界層分離而減小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是提供一種二級空氣系統(tǒng)，其可抵御氧化劑氣體污染。本發(fā)明的第二個目的是提供一種二級空氣系統(tǒng)，其可改善離心或混流壓縮機(jī)內(nèi)的
空氣流。為了解決以上兩個技術(shù)問題中的至少一個，本發(fā)明的二級空氣系統(tǒng)設(shè)計為在適于壓縮氧化劑氣體的離心或混流壓縮機(jī)中結(jié)合，所述離心或混流壓縮機(jī)包括具有旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)子。有利地，本發(fā)明的二級空氣系統(tǒng)包括氧化劑氣體排放系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)置在壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子中。這使得可包含在氧化劑氣體中的污染顆粒被離心，從而阻止，或至少限制由于所述污染顆粒而使排放系統(tǒng)逐漸阻塞。另外，本發(fā)明的二級空氣系統(tǒng)通過改善沿轉(zhuǎn)子的氧化劑氣體流來改善壓縮機(jī)的空氣動力學(xué)特性。在優(yōu)選實施例中，該二級空氣系統(tǒng)設(shè)計為結(jié)合在一種燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)中，該型壓縮機(jī)包括一燃燒室，適于燃燒至少該被壓縮氣體，并具有至少一個接觸熱燃燒氣體的熱部件。在此變例中，該二級空氣系統(tǒng)還包括一引導(dǎo)系統(tǒng)，用于將排放氣體引導(dǎo)至至少一個熱部件以降低其溫度。
在一優(yōu)選實施例中，此二級空氣系統(tǒng)設(shè)計為結(jié)合到一具有外表面的壓縮機(jī)中。在此實施例中，該引導(dǎo)系統(tǒng)包括至少一個空腔向內(nèi)通到轉(zhuǎn)子，同時該排放系統(tǒng)包括至少一個在該轉(zhuǎn)子中的孔。各孔從所述外表面延伸到至少一個空腔中，并具有孔軸。本發(fā)明的二級空氣系統(tǒng)還可包括至少一個以下有利特征·該二級空氣系統(tǒng)設(shè)計為結(jié)合到一燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)中，該型燃?xì)鉁u輪包括至少一個渦輪；·該引導(dǎo)系統(tǒng)用于將排放氣體傳送到渦輪；·該轉(zhuǎn)子具有轂和至少一個在該轂中的孔；·該二級空氣系統(tǒng)設(shè)計為安裝到一壓縮機(jī)中，該壓縮機(jī)具有的轉(zhuǎn)子包括多個主葉片和/或中間葉片；·每個主葉片具有主引導(dǎo)邊緣；·每個中間葉片具有中間引導(dǎo)邊緣；·至少一個孔的至少部分相對于主引導(dǎo)邊緣與中間引導(dǎo)邊緣之間的旋轉(zhuǎn)軸軸向定位；·至少一個孔的至少部分相對于旋轉(zhuǎn)軸在中間引導(dǎo)邊緣后沿氧化劑氣體流的方向軸向定位；·至少一個孔的至少部分相對于在主葉片的引導(dǎo)邊緣前的旋轉(zhuǎn)軸軸向定位；·各主葉片或中間葉片的類型包括一吸入側(cè)表面；和·至少一個孔的至少部分相對于一個吸入側(cè)表面附近的旋轉(zhuǎn)軸徑向定位。本發(fā)明的第三個目的是提供一種壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子可抵御氧化劑氣體的污染。為此，本發(fā)明的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子包括以上限定的二級空氣系統(tǒng)。本發(fā)明的第四個目的是提供一種壓縮機(jī)，其可抵御氧化劑氣體的污染。為此，本發(fā)明的壓縮機(jī)包括以上限定的轉(zhuǎn)子。本發(fā)明的第五個目的是提供一種燃?xì)鉁u輪，其可抵御氧化劑氣體的污染。本發(fā)明的第六個目的是提供一種優(yōu)化作為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速函數(shù)的排氣流速的可能。為此目的，本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪包括至少一個以上限定的壓縮機(jī)。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點在閱讀以下本發(fā)明作為非限定性例子的幾個實施例的說明后將更明了。該說明參照附圖，其中圖1是具有配備本發(fā)明二級空氣系統(tǒng)的壓縮機(jī)的燃?xì)鉁u輪的垂直面的局部截面圖；圖2是配備本發(fā)明二級空氣系統(tǒng)的壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子的在圖1平面上的截面中的局部視圖；圖3是在圖2中限定的截面III-III上的圖2轉(zhuǎn)子的局部視圖；圖4是配備本發(fā)明一變例中的二級空氣系統(tǒng)的壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子的在圖1平面上的截面中的局部視圖；和圖5是在圖4中限定的截面V-V上的圖4轉(zhuǎn)子的局部視圖。
具體實施例方式圖1顯示配備有本發(fā)明的二級空氣系統(tǒng)12的燃?xì)鉁u輪10。該燃?xì)鉁u輪10優(yōu)選設(shè)計為安裝在例如直升機(jī)的飛機(jī)中。燃?xì)鉁u輪10的通常功能自身是已知的，在本說明書中不詳細(xì)描述。在顯示的實施例中，燃?xì)鉁u輪10具有入口 14，用于接收氧化劑氣體，通常為空氣， 特別是在本說明書中，此為空氣入口氣體?？諝馊肟跉怏w包括或可包括懸浮顆粒形式的污染，例如灰塵、花粉、或水蒸氣。該空氣入口氣體隨后在至少一個壓縮級被壓縮。在此實施例中，燃?xì)鉁u輪10具有串聯(lián)設(shè)置的第一和第二離心壓縮機(jī)16a和16b，使得該空氣入口氣體供給第一離心壓縮機(jī) 16a,由第一離心壓縮機(jī)16a壓縮的氣體供給第二離心壓縮機(jī)16b。在常規(guī)方式中離心壓縮機(jī)16a和16b各自包括一轉(zhuǎn)子18，該轉(zhuǎn)子可圍繞旋轉(zhuǎn)軸 (X)旋轉(zhuǎn)移動，并適于加速氣體；以及一定子20，該定子適于將氣體動能的至少一部分轉(zhuǎn)換為氣體壓力的增加。在顯示的實施例中，本發(fā)明的二級空氣系統(tǒng)12安裝在第二離心壓縮機(jī)16b中，即下游壓縮機(jī)中。由至少一個壓縮機(jī)16a、16b壓縮的氣體，在本說明書下文中稱作“壓縮氣體”，隨后帶至燃燒室22，在燃燒室22中其與燃料混合隨后燃燒。來自燃燒室22的燃燒后氣體，在本說明書下文中稱作“燃燒后氣體”，隨后帶至適于將燃燒后氣體的動能的至少部分轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的至少一個渦輪對，用于至少驅(qū)動壓縮機(jī) 16a、16b0與燃燒后氣體相接觸的部件構(gòu)成“熱”部件26。該燃燒后氣體與所述熱部件沈進(jìn)行熱交換。熱部件須冷卻以限制它們的升溫以限制其損壞。每個渦輪M構(gòu)成熱部件沈的一個例子，其中溫升需要被限制以避免損壞。此排出空氣還可用于壓引擎的特定軸承。在一變例中，該本發(fā)明的二級空氣系統(tǒng)12以類似方式安裝，已作必要修正，在第一離心壓縮機(jī)16a中。通常，如果燃?xì)鉁u輪10具有多個離心壓縮機(jī)，本發(fā)明的二級空氣系統(tǒng)12可以等同方式安裝在各所述離心壓縮機(jī)中和/或多于一個的離心壓縮機(jī)中。而且，該二級空氣系統(tǒng)12可安裝在任何類型的離心壓縮機(jī)和/或任何類型的包括至少一個離心壓縮機(jī)的燃?xì)鉁u輪中。例如，該二級空氣系統(tǒng)12可安裝在包括多級壓縮機(jī)的類型的燃?xì)鉁u輪10中，所述壓縮機(jī)配備有混流級或離心級的壓縮端級。圖2和3為配備有本發(fā)明二級空氣系統(tǒng)12的第二離心壓縮機(jī)16b的轉(zhuǎn)子18的詳細(xì)視圖。以傳統(tǒng)方式，轉(zhuǎn)子18包括至少部分由外表面30限定的轂觀，從轂觀延伸出多個主型葉片3 交替中間型葉片32b。氧化劑氣體穿入相對于旋轉(zhuǎn)軸(X)軸向的的轉(zhuǎn)子18中，隨后沿外表面30流向定子20。該氧化劑氣體的速度由于離心加速而沿其流動一直增加。該氧化劑氣體沿流動方向 D流動，該方向從轉(zhuǎn)子18的上游端引向其下游端。
每個葉片3h、32b通常具有相對的壓力側(cè)34和吸收側(cè)36，它們從轉(zhuǎn)子18的外表面30伸出。吸收側(cè)表面36對于主葉片3 通過主引導(dǎo)邊緣38a連接到壓力側(cè)表面34，對于中間葉片32b通過中間引導(dǎo)邊緣38b連接到壓力側(cè)表面34。在本發(fā)明中二級空氣系統(tǒng)12從轉(zhuǎn)子18排出氧化劑氣體。為此，該二級空氣系統(tǒng) 12包括在轉(zhuǎn)子18中的氧化劑氣體排出系統(tǒng)40。由排出系統(tǒng)40排出的氣體在本說明書下文中稱作“排出氣體”。氧化劑氣體沿第二壓縮機(jī)16b的葉片32a、32b的流動沿流體流動路線(未示出) 發(fā)生。該流體流動路線大致與外表面30相接觸，葉片32a、32b的壓力側(cè)表面34或吸收側(cè)表面36限定一邊界層42。該邊界層42對分離的問題敏感，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的， 其產(chǎn)生在氧化劑氣體流動內(nèi)的紊亂，從而損失離心壓縮機(jī)的效率。從邊界層42排出氧化劑氣體有利地用于將邊界層42分離的任何風(fēng)險減到最小， 從而增加第二離心壓縮機(jī)16b的整體效率，并改善氧化劑氣體沿轉(zhuǎn)子18的葉片32a、32b的流動。在優(yōu)選實施例中，二級空氣系統(tǒng)12將排出氣體帶至至少一個熱部件沈，并優(yōu)選帶至至少一個渦輪對，以調(diào)節(jié)其溫度。為此，該二級空氣系統(tǒng)I2包括一引導(dǎo)系統(tǒng)44，用于引導(dǎo)排出氣體。該由引導(dǎo)系統(tǒng)44引導(dǎo)的氣體在本說明書下文中稱作“引導(dǎo)氣體”。通過從轉(zhuǎn)子18排出氧化劑氣體，可離心可能包含在氧化劑氣體中的污染顆粒，從而純化氧化劑氣體。這避免阻塞排出系統(tǒng)40，從而避免經(jīng)過一段時間排出的氧化劑氣體的量的減少。在所示實施例中，引導(dǎo)系統(tǒng)44包括一在轉(zhuǎn)子18內(nèi)部的空腔46，排出系統(tǒng)40包括多個在轉(zhuǎn)子18的轂洲中制造的角分配孔48。在未示出的本發(fā)明的一變例中，該引導(dǎo)系統(tǒng)可包括多個可選擇性互連的空腔。在此情況下，每個空腔可包括一個或多個孔，孔的位置每個空腔都不同。每個孔48從設(shè)置在轉(zhuǎn)子18外表面30中的頂面50延伸，并引至軸向煙囪46中。 每個孔大致沿一孔軸(Y)延伸。另外，每個孔48優(yōu)選，但不是必須地，大致為圓柱形，需說明的是，每個孔可具有不變或?qū)嶋H變化的截面。在所示實施例中，每個孔48的至少部分相對于主引導(dǎo)邊緣38a與中間引導(dǎo)邊緣 38b之間的旋轉(zhuǎn)軸(X)軸向定位。更具體地，每個孔48的頂面50相對于主引導(dǎo)邊緣38a與中間引導(dǎo)邊緣38b之間的旋轉(zhuǎn)軸(X)軸向定位。在一變化實施例中，各孔48的至少部分相對于旋轉(zhuǎn)軸(X)，并在中間引導(dǎo)邊緣38b 后沿流動方向D軸向定位?？?8還可設(shè)置在轉(zhuǎn)子的上游端與主引導(dǎo)邊緣38a之間。各孔48的至少部分還相對于接近吸入側(cè)表面36的旋轉(zhuǎn)軸(X)徑向定位。更具體說，各孔48的頂面50相對于旋轉(zhuǎn)軸(X)徑向定位為比相鄰主葉片32a的壓力側(cè)表面34更接近主葉片32a的吸入側(cè)表面36。如圖4中所示，對于各孔第一傾角α限定為在直線(Dl)與孔軸⑴之間形成的方位角，其中直線(Dl)與外表面30相切，并與旋轉(zhuǎn)軸(X)共面。如圖5所示，各孔的第二傾角β限定為在直線(D2)與孔軸⑴之間之間形成的方位角，其中直線(D2)與外表面30相切，并與旋轉(zhuǎn)軸(X)正交。
當(dāng)孔48的第一傾角α和/或第二傾角β在0_90°的范圍內(nèi)時，孔48改善對由二級空氣系統(tǒng)12排出的空氣量的有害物污染的抵抗力。相反，當(dāng)孔48的第一傾角α和/ 或第二傾角β在90° -180°的范圍內(nèi)時，孔48增加由二級空氣系統(tǒng)12排出的空氣量，空氣排出到對抗污染的牢固的損害。因此，可通過對組成二級空氣系統(tǒng)12的各孔48的第一傾角α和/或第二傾角β 的作用來修改或調(diào)節(jié)所排放氧化劑氣體的量與對抗二級空氣系統(tǒng)12的污染的效果之間的折衷。另外，可通過對組成所述二級空氣系統(tǒng)12的各孔48的第一傾角α和/或第二傾角 β的作用來調(diào)節(jié)在給定壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)速度下所排放氧化劑氣體的量。因此，空氣流過各孔48的流速可通過在第一預(yù)定值設(shè)置第一傾角α和/或在第二預(yù)定值設(shè)置第二傾角β而預(yù)先確定。因此可以理解，對于給定的壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，第一傾角α的值和/或第二傾角β的值為能夠調(diào)節(jié)流經(jīng)孔48的空氣的流速至一預(yù)定值的參數(shù)。自然地，孔48的上述實施例并非限制性質(zhì)。例如，可使孔在轉(zhuǎn)子18的部分上而不是轂觀上。還可提供不同軸向定位和/或方位角定位和/或徑向定位和/或第一傾角α 和/或第二傾角β的孔48。
權(quán)利要求
1.一種用于離心或混流壓縮機(jī)(16b)的二級空氣系統(tǒng)(12)，所述壓縮機(jī)具有轉(zhuǎn)子 (18)，該轉(zhuǎn)子具有旋轉(zhuǎn)軸(X)，所述壓縮機(jī)(16b)適于壓縮氧化劑氣體，其特征在于，所述二級空氣系統(tǒng)(1 包括設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子(18)中的氧化劑氣體排出系統(tǒng)GO)；所述壓縮機(jī) (16b)具有外表面(30)、適于燃燒至少所述經(jīng)壓縮的氣體的燃燒室(22)、與所述燃燒后氣體接觸的至少一個熱部件06)，以及將所述排出氣體引導(dǎo)至所述熱部件06)以降低其溫度的引導(dǎo)系統(tǒng)(44)，所述引導(dǎo)系統(tǒng)04)包括所述轉(zhuǎn)子(18)內(nèi)的至少一個空腔06)，以及在所述轉(zhuǎn)子(18)中制成的多個孔(48)，每個孔(48)的孔軸(Y)從所述外表面(30)延伸， 引至所述空腔(46)中；所述轉(zhuǎn)子(18)具有多個主葉片(32a)和中間葉片(32b)，每個主葉片(32a)具有主引導(dǎo)邊緣(38a)，每個中間葉片(32b)具有中間引導(dǎo)邊緣(38b)，至少一個孔G8)相對于主引導(dǎo)邊緣(38a)和中間引導(dǎo)邊緣(38b)之間的旋轉(zhuǎn)軸(X)部分軸向定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二級空氣系統(tǒng)(12)，用于包括至少一個渦輪04)的燃?xì)鉁u輪(10)的壓縮機(jī)(16b)，其特征在于，所述引導(dǎo)系統(tǒng)04)使所述排出氣體可傳送至所述渦輪(24)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二級空氣系統(tǒng)(12)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(18)包括轂 ( )，至少一個孔(48)在所述轂(28)中形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的二級空氣系統(tǒng)(12)，其特征在于，每個主葉片(32a)或中間葉片(32b)包括相對的吸收側(cè)表面(36)和壓力側(cè)表面(34)，至少一個孔 (48)的至少部分相對于旋轉(zhuǎn)軸(X)徑向定位得比鄰近主葉片(32a)的壓力側(cè)表面(34)更接近主葉片(32a)的吸收側(cè)表面(36)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項所述的二級空氣系統(tǒng)(12)，其特征在于，所述流經(jīng)各孔G8)的空氣流通過設(shè)定為各孔G8)所限定的第一傾角(α)的第一預(yù)定值而預(yù)定，其中所述第一傾角(α)為在與所述外表面(30)相切并與所述旋轉(zhuǎn)軸(X)共面的直線(Dl) 與孔軸(Y)之間形成的方位角；和/或通過設(shè)定為各孔G8)所限定的第二傾角(β)的第二預(yù)定值而預(yù)定，其中所述第二傾角(β)為在與所述外表面(30)相切并與所述旋轉(zhuǎn)軸(X) 正交的直線(D2)與孔軸(Y)之間形成的方位角。
6.一種壓縮機(jī)(16b)的轉(zhuǎn)子(18)，其特征在于，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一項所述的二級空氣系統(tǒng)(12)。
7.—種壓縮機(jī)(16b)，其特征在于，其包括根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子。
8.一種燃?xì)鉁u輪(10)，其特征在于，其包括根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓縮機(jī)(16b)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于離心或混流型壓縮機(jī)(16b)的二級空氣系統(tǒng)(12)，所述壓縮機(jī)具有轉(zhuǎn)子(18)，該轉(zhuǎn)子具有旋轉(zhuǎn)軸(X)，所述壓縮機(jī)適于壓縮氧化劑氣體。該二級空氣系統(tǒng)(12)包括設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子(18)中的氧化劑氣體排出系統(tǒng)(40)。
文檔編號F04D27/02GK102388224SQ201080016185
公開日2012年3月21日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月6日
發(fā)明者克里斯托弗·米歇爾·喬治斯·馬賽爾·布瑞禮, 勞倫特·皮埃爾·塔爾諾夫斯基, 杰羅姆·伊夫斯·費利克斯·吉爾伯特·波羅度 申請人:渦輪梅坎公司