具有平衡腔的涡轮发动机制造技术

一种涡轮发动机，具有可绕轴线旋转的驱动轴、多级压缩机、涡轮区段、推力轴承和平衡腔。推力轴承设置在驱动轴和多级压缩机区段的至少一部分之间，并且旋转地支撑驱动轴。在涡轮发动机的操作期间，第一轴向力由驱动轴施加到推力轴承，并且第二轴向力由平衡腔在与第一轴向力相反的方向上施加到推力轴承。向力相反的方向上施加到推力轴承。向力相反的方向上施加到推力轴承。

【技术实现步骤摘要】
具有平衡腔的涡轮发动机


[0001]本主题大体涉及涡轮发动机，并且更具体地，涉及用于涡轮发动机的平衡腔。

技术介绍

[0002]涡轮发动机(并且特别是燃气涡轮发动机)是旋转发动机，其从工作空气流中提取能量并在飞行器实施方式中提供推力的旋转发动机，该工作空气流串行地穿过压缩机区段(在压缩机区段中工作空气被压缩)、燃烧器区段(在燃烧器区段中燃料被添加到工作空气并点燃)、以及涡轮区段(在涡轮区段中燃烧的工作空气被膨胀并从工作空气中提取功以驱动压缩机区段以及其他系统)。驱动轴可以可操作地联接涡轮区段、压缩机区段和风扇区段，使得涡轮区段的旋转驱动压缩机区段和风扇区段。
[0003]至少一个推力轴承可以设置在涡轮区段和驱动轴之间，并且用于旋转地支撑驱动轴以及适应由来自发动机的推力在驱动轴上产生的前后轴向力。涡轮发动机内的平衡腔可以提供与推力相反的力，从而减小作用在推力轴承上的轴向力的总体大小。平衡腔接收来自压缩机区段的加压空气，其中压力与推力相反。
附图说明
[0004]在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
[0005]图1是根据本公开的示例性实施例的涡轮发动机的示意横截面视图，涡轮发动机包括多级压缩机区段。
[0006]图2是适用于图1的涡轮发动机内的多级压缩机区段的示意横截面视图，多级压缩机区段具有可旋转地支撑驱动轴的推力轴承，以及至少部分地位于推力轴承的轴向前方的平衡腔。
具体实施方式
[0007]本文公开的方面涉及涡轮发动机，涡轮发动机包括以轴向流动布置的多级压缩机区段和涡轮区段。多级压缩机区段可以包括与对应静止轮叶轴向相邻的至少两个旋转叶片。静止轮叶和轴向相邻的下游旋转叶片可以一起限定级。因此，如本文所用的术语“多级压缩机区段”可以指代包括两个或更多个级的压缩机区段。驱动轴可以将涡轮区段旋转地联接到多级压缩机区段。驱动轴可以绕轴线旋转。推力轴承可以相对于轴线径向地设置在驱动轴和多级压缩机区段的一部分之间。平衡腔可以流体地联接到多级压缩机区段的下游部分，并且包括来自下游部分的流体。在涡轮发动机的操作期间，涡轮发动机可以旋转驱动轴，该驱动轴可以旋转多级压缩机区段。涡轮端的总推力可以相对于轴线在驱动轴上施加前后轴向力，前后轴向力最终传递到推力轴承。平衡腔可以相对于轴线在推力轴承上施加后前轴向力。由平衡腔施加的后前力可以对抗和抵消推力轴承上的前后力。
[0008]如本文所述，平衡腔可以抵消或平衡推力轴承上的轴向力，该推力轴承旋转地支
撑驱动轴的在涡轮区段轴向前方的一部分。在某些操作条件下，涡轮发动机会经受相对较高的轴向负载。如本文所述，平衡腔用于确保推力轴承能够在涡轮发动机的所有操作条件下继续旋转地支撑驱动轴而不会失效。为了说明的目的，将关于设置在涡轮发动机内的平衡腔来描述本公开，其中平衡腔设置在多级压缩机区段的一部分附近。然而，将理解的是，本文所述的本公开的方面不限于此，并且可以在其他发动机内具有普遍适用性。例如，本公开可适用于其他发动机或运载器中的平衡腔，并可用于在工业、商业和住宅应用中提供益处。
[0009]如本文所用，术语“上游”是指与流体流动方向相反的方向，而术语“下游”是指与流体流动方向相同的方向。术语“前”或“前方”表示在某物的前面，“后”或“后方”表示在某物的后面。例如，当用于流体流动时，前/前方可表示上游，后/后方可表示下游。
[0010]此外，如本文所用，术语“径向”或“径向地”是指远离共同中心的方向。例如，在涡轮发动机的整体上下文中，径向是指沿在发动机的中心纵向轴线和发动机外周之间延伸的射线的方向。此外，如本文所用，术语“组”或一“组”元件可以是任意数量的元件，包括仅一个元件。
[0011]此外，如本文所用，术语“流体”或其迭代可以指燃气涡轮发动机内的任何合适流体，燃气涡轮发动机的至少一部分暴露于例如但不限于燃烧气体、环境空气、加压气流、工作气流或其任何组合。还进一步设想燃气涡轮发动机可以是其他合适的涡轮发动机，例如但不限于蒸汽涡轮发动机或超临界二氧化碳涡轮发动机。作为非限制性示例，术语“流体”可以指蒸汽涡轮发动机中的蒸汽，或指超临界二氧化碳涡轮发动机中的二氧化碳。
[0012]所有方向引用(例如，径向、轴向、近端、远端、上、下、向上、向下、左、右、侧向、前、后、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、前向、后向等)仅用于识别目的以帮助读者理解本公开，并且不产生限制，特别是关于本文描述的本公开的方面的位置、取向或用途的限制。除非另有说明，否则连接引用(例如，附接、联接、固定、紧固、连接和接合)将被广义地解释并且可以包括元件集合之间的中间构件以及元件之间的相对移动。因此，连接引用不一定推断两个元件直接连接并且彼此具有固定关系。示例性附图仅用于说明的目的，并且在所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可以变化。
[0013]图1是用于飞行器的涡轮发动机10的示意横截面图。涡轮发动机10具有从前部14延伸到后部16的大致纵向延伸的轴线或发动机中心线12。涡轮发动机10以下游串行流动关系包括：风扇区段18，其包括风扇20；压缩机区段22，其包括增压器或低压(LP)压缩机24和高压(HP)压缩机26；燃烧区段28，其包括燃烧器30；涡轮区段32，其包括HP涡轮34和LP涡轮36；以及排气区段38。
[0014]风扇区段18包括围绕风扇20的风扇壳体40。风扇20包括围绕发动机中心线12径向设置的多个风扇叶片42。HP压缩机26、燃烧器30和HP涡轮34形成涡轮发动机10的发动机核心44，其生成燃烧气体。发动机核心44被核心壳体46包围，核心壳体46可以与风扇壳体40联接。
[0015]驱动轴51可以旋转地联接压缩机区段22，并且风扇区段18可以可操作地联接到涡轮区段32。涡轮区段32的旋转可以将旋转力传递到驱动轴51，其又可以传递到压缩机区段22或风扇区段18中的至少一个，以驱动压缩机区段22或风扇区段18。驱动轴51可以绕轴线旋转。在所示的涡轮发动机10中，驱动轴51可以绕发动机中心线12旋转。
[0016]驱动轴51可以包括单独的线轴。作为非限制性示例，驱动轴51可包括HP轴或线轴48，其绕涡轮发动机10的发动机中心线12同轴设置，将HP涡轮34驱动地连接到HP压缩机26。作为非限制性示例，驱动轴51可包括LP轴或线轴50，其绕涡轮发动机10的发动机中心线12同轴设置在较大直径的环形HP线轴48内，将LP涡轮36驱动地连接到LP压缩机24和风扇20。线轴48、50可以一起限定驱动轴51。线轴48、50可绕发动机中心线12旋转并且联接到多个可旋转元件，这些可旋转元件可共同限定转子。
[0017]LP压缩机24和HP压缩机26分别包括多个压缩机级52、54，其中一组压缩机叶片56、58相对于对应的一组静态压缩机轮叶60、62(也称为喷嘴)旋转，以压缩或加压穿过该级的流体流。在单个压缩机级52、54中，多个压缩机叶片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮发动机，其特征在于，包括：驱动轴，所述驱动轴能够绕轴线旋转；多级压缩机区段，所述多级压缩机区段包围所述驱动轴并由所述驱动轴驱动；涡轮区段，所述涡轮区段包围所述驱动轴并可操作地联接到所述驱动轴；推力轴承，所述推力轴承设置在所述驱动轴和所述多级压缩机区段的至少一部分之间，并且旋转地支撑所述驱动轴；以及平衡腔，所述平衡腔相对于所述轴线至少部分地位于所述推力轴承的轴向上游，并且流体地联接到所述多级压缩机区段的多级中的至少一级；其中，在所述涡轮发动机的操作期间，第一轴向力由所述驱动轴相对于所述轴线在前后方向上施加到所述推力轴承，并且第二轴向力由所述平衡腔在与所述第一轴向力相反的方向上施加。2.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中，所述多级压缩机区段进一步包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有处于第一压力的第一气流，所述第二部分在所述第一部分的下游，具有处于第二压力的第二气流，所述第二压力高于所述第一压力，并且其中所述平衡腔流体地联接到所述第二部分，使得所述第二气流的至少一部分被供应到所述平衡腔。3.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，其中，所述平衡腔相对于所述轴线从所述第一部分径向向内定位。4.根据权利要求3所述的涡轮发动机，其特征在于，其中，所述第一部分是低压压缩机，并且所述第二部分是高压压缩机。5.根据权利要求4所述的涡轮发动机，其特征在于，其中，所述平衡腔在所述高压压缩机的第一级和第四级之间流体地联接到所述高压压缩机。...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：