燃气涡轮发动机微粒分离器制造技术

本发明专利技术涉及燃气涡轮发动机微粒分离器。本发明专利技术的实施例提供一种用于燃气涡轮发动机的入口微粒分离器，入口微粒分离器具有入口流径、清除流径、核心流径，以及设置在清除流径和核心流径之间的分流器。在入口流径内可围绕分离器的壁的内表面设置多个凹槽。

【技术实现步骤摘要】
燃气涡轮发动机微粒分离器
本专利技术大体涉及用于燃气涡轮发动机中的流体流的微粒分离器。
技术介绍
燃气涡轮发动机可用于许多种环境中。在这些环境中的一些中，被抽到燃气涡轮发动机中的空气可能包含一定量的颗粒物质。这个颗粒物质可包括例如沙、污垢、灰尘、盐或水。这个颗粒物质可撞击到燃气涡轮发动机的内部构件上，以及损害或腐蚀那些构件，这因此可缩短发动机的工作寿命或效率。因此，声明的专利技术的一方面允许从进入空气中高效地分离颗粒物质，以便在这个颗粒物质到达可受损的内部构件之前，从发动机中排出颗粒物质。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例提供一种入口微粒分离器，其在发动机核心构件(诸如压缩机、燃烧器和涡轮)的前部设置在燃气涡轮发动机的前部部分上。分离器吸入包含颗粒物质的流体流。分离器具有多个凹槽，凹槽以使吸入流体流中的大部分(如果不是所有)颗粒物质冲击凹槽的方式设置在内壁上。冲击凹槽会减小颗粒物质的回弹速度和回弹角，从而使得更容易从主发动机流体流中清除该颗粒物质，以及通过清除流径排出颗粒物质，以绕过关键的发动机构件，从而绕过发动机核心。包含少量(如果有的话)颗粒物质的吸入流体流的剩余部分被核心流径接收且被引导到发动机核心。清除系统的另一方面提供一种用于燃气涡轮发动机的微粒分离器，微粒分离器可具有环形入口流径、环形清除流径、环形核心流径，以及设置在清除流径和核心流径之间的周向分流器。在入口流径内可围绕内表面设置多个凹槽，以协助清除微粒。清除系统的另一个实施例可包括非环形的清除流径和主流径。清除系统的又一个实施例提供定位在内壁表面上的凹槽，其中，凹槽的底(base)尺寸和高度尺寸之间有纵横比率。这个纵横比率可沿着凹槽的长度而改变。清除系统的再一个实施例提供设置在内壁表面上的凹槽，其中，凹槽具有定位在内壁表面上的、具有直线或非直线侧壁轮廓的侧壁。这些侧壁轮廓可沿着凹槽的长度而改变。另外的方面可包括设置在内壁表面上的凹槽，其中，凹槽具有根部、第一尖部、第二尖部、在根部和第一尖部之间延伸的第一侧壁，以及在根部和第二尖部之间延伸的第二侧壁。第一尖部和/或第一侧壁可相对于进入的颗粒物质流而遮盖或遮蔽根部。附图说明在以下图示中示出了的本专利技术的实施例。图1是本专利技术的微粒分离器的实施例的横截面的透视图。图2是本专利技术的微粒分离器的实施例的侧视横截面。图3是沿着垂直于可用于本专利技术的实施例中的凹槽的实施例的那些凹槽的纵向轴线的平面得到的横截面图。图4A和4B显示了可用于本专利技术的实施例中的凹槽的实施例的沿着垂直于那些凹槽的纵向轴线的平面得到的横截面。图5A和5B示出了凹槽的实施例的沿着垂直于燃气涡轮发动机的纵向轴线的平面得到的横截面，其详细说明了凹槽的实施例的受暴露侧壁可拥有的多种轮廓。图6A和6B是凹槽的实施例的沿着垂直于燃气涡轮发动机的纵向轴线的平面得到的横截面图，其详细说明了凹槽的实施例的受遮盖侧壁可拥有的多种轮廓。图7是凹槽的实施例的沿着垂直于燃气涡轮发动机的纵向轴线的平面得到的横截面，其显示了受遮盖侧壁和受暴露侧壁两者上的不同的轮廓，而且还描绘了这些轮廓可如何确定凹槽根部的布置。图8示出了具有非环形横截面的本专利技术的微粒分离器的实施例。具体实施方式典型的燃气涡轮发动机大体拥有前部端和后部端，发动机的若干构件在前部端和后端部之间顺列地排列。空气入口或进口在发动机的前部端处，并且在其中可结合整体式微粒分离器。按顺序朝后部端移动，进口后面是压缩机、燃烧室、涡轮和在发动机的后部端处的喷嘴。对本领域技术人员轻易地显而易见的将是，发动机中也可包括额外的构件，诸如例如，低压压缩机和高压压缩机、高压涡轮和低压涡轮以及外部轴。但是，这不是穷尽性列表。发动机也典型地具有沿轴向设置成通过发动机的中心纵向轴线的内部轴。内部轴连接到涡轮和空气压缩机两者上，使得涡轮对空气压缩机提供旋转输入，以驱动压缩机叶片。也可认为典型的燃气涡轮发动机具有外周边，因为它们在形状上典型地为圆柱形。如本文所用，用语“轴向”或“沿轴向”表示沿着发动机的纵向轴线的维度。与“轴向”或“沿轴向”结合起来使用的用语“前部”表示沿朝向发动机入口或者朝比另一个构件更接近发动机入口的构件的方向移动。与“轴向”或“沿轴向”结合起来使用的用语“后部”表示朝发动机喷嘴或者朝比另一个构件更接近发动机喷嘴的构件的方向移动。如本文所用，用语“径向”或“沿径向”表示在发动机的中心纵向轴线和发动机外周边之间延伸的维度。使用用语“近侧”或“在近侧”本身或者与用语“径向”或“沿径向”结合起来使用表示朝中心纵向轴线或者朝比另一个构件更接近中心纵向轴线的构件的方向移动。使用用语“远侧”或“在远侧”本身或者与用语“径向”或“沿径向”结合起来使用表示朝发动机外周边或者朝比另一个构件更接近发动机外周边的构件的方向移动。如本文所用，用语“横向”或“沿横向”表示垂直于轴向维度和径向维度两者的维度。微粒分离器100的实施例可提供大体环形的流径。环形流径可由大体周向的表面限定，以便具有沿着垂直于纵向轴线的平面得到的、具有大体弯曲的闭合表面的横截面。这些周向表面可共用共同的中心纵向轴线，而且它们的相关联的横截面可为圆形。为了简洁和说明，图1和2中显示的微粒分离器的实施例提供大体环形的流径，环形流径具有将它们限定成具有共同的纵向轴线的表面。但是，不必所有表面都是正圆形，或者流径在横截面上不必是环形，而且它们甚至可为非圆形或非环形形状。例如，图8描绘了具有非周向表面和非环形流径的微粒分离器。另外，周向表面和环形流径不必共用共同的中心纵向轴线。此外，要理解的是，本文描述的流径可分成若干个管道，或者，最起码在其中设置有结构元件或导叶。此外，图3-7中描绘的凹槽可用于包括环形构造和非环形构造的微粒分离器的任何实施例中，以及用于其它表面上。参照图1和2，提供入口微粒分离器100的实施例。微粒分离器100将通过第一端101吸入包含一定量的颗粒物质的流化流(诸如空气)且将其吸入到入口流径102中。入口流径可由外周向壁109的第一内表面110和内周向壁111的第二内表面112限定。凹槽200可设置在外周向壁表面110上。但是，凹槽200也可设置在第二内表面112的前部部分上。第二内壁表面112的几何构造将包含颗粒物质的吸入流化流引导向第一内壁表面110上的凹槽200。然后第一内壁表面100和设置在其上的凹槽200将颗粒物质引导到清除流径104，并且将清洁流引导到核心流径106。然后大部分(如果不是所有)颗粒物质冲击凹槽侧壁206、208(参见图3-7)一次或多次。各次冲击都会减小颗粒速度和回弹角α2，使得与其它已知的入口微粒分离器的平滑表面上的单次冲击相比，多次冲击使速度和回弹角α2减小更大的程度。第一出口或清除流径104设置在第一壁表面110旁边且在入口流径102和分离器第二端199附近。由于清除流径104靠近入口流径102和第一壁表面110的原因，通过分离器100的持续流体流将减慢的颗粒物质携带到清除流径104中。清除流径104从发动机中排出进入微粒分离器100的相当大部分(如果不是所有)颗粒物质。现在与大部分(如果不是所有)颗粒物质分离的剩余的流化流流到第二出口或核心流径106中。核心流径106将这个清洁流化流引导出微粒分离器，并且将其引导到发动机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微粒分离器，包括：第一端和相对的第二端；在所述第一端附近的入口流径、在所述第二端附近的清除流径，以及在所述第二端附近的核心流径；至少部分地限定所述入口流径的壁表面；以及设置在所述壁表面的至少一部分上的一个或多个凹槽。

【技术特征摘要】
2011.12.21 US 13/3328781.一种微粒分离器，包括：第一端和相对的第二端；在所述第一端附近的入口流径、在所述第二端附近的清除流径，以及在所述第二端附近的核心流径；至少部分地限定所述入口流径的径向向外壁表面；以及设置在所述壁表面的至少一部分上的一个或多个凹槽。2.根据权利要求1所述的微粒分离器，其特征在于，所述一个或多个凹槽中的各个沿着所述入口流径的长度而沿轴向设置。3.根据权利要求1所述的微粒分离器，其特征在于，所述一个或多个凹槽中的各个包括受遮盖侧壁和受暴露侧壁。4.根据权利要求3所述的微粒分离器，其特征在于，所述受遮盖侧壁至少部分地遮蔽所述凹槽的根部，其中，所述根部连接到所述受遮盖侧壁和所述受暴露侧壁两者上。5.根据权利要求3所述的微粒分离器，其特征在于，所述受遮盖侧壁和所述受暴露侧壁中的至少一个具有非直线轮廓。6.根据权利要求5所述的微粒分离器，其特征在于，所述非直线轮廓沿着所述一个或多个凹槽的长度而改变。7.根据权利要求1所述的微粒分离器，其特征在于，所述一个或多个凹槽包括底尺寸和高度尺寸，其中，在所述底尺寸和所述高度尺寸之间存在比率，以及其中，所述比率沿着所述一个或多个凹槽的长度而改变。8.根据权利要求1所述的微粒分离器，其特征在于，所述入口流径为环形。9.根据权利要求1所述的微粒分离器，其特征在于，所述入口流径为非环形。10.一种微粒分离器，包括：第一端和相对的第二端；第一壁表面和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：J迈尔，B罗伯茨，J安尼斯科，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：