燃氣渦輪的放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了用于燃氣渦輪發動機的組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統以及操作組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統的方法。示例性系統可包括接收高壓放出空氣的高壓放出空氣管線；接收高壓放出空氣中的至少一些并且排放冷卻的高壓放出空氣的預冷器；接收冷卻的高壓放出空氣中的至少一些并且將調壓的冷卻放出空氣排放至氣動系統供應管線的調壓器；以及/或熱區段構件冷卻空氣管線，其連接在第一調壓器上游，并且構造成將冷卻的高壓放出空氣中的至少一些傳送至熱區段構件用于用作熱區段構件冷卻空氣。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】本專利技術公開了用于燃氣渦輪發動機的組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統以及操作組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統的方法。示例性系統可包括接收高壓放出空氣的高壓放出空氣管線；接收高壓放出空氣中的至少一些并且排放冷卻的高壓放出空氣的預冷器；接收冷卻的高壓放出空氣中的至少一些并且將調壓的冷卻放出空氣排放至氣動系統供應管線的調壓器；以及/或熱區段構件冷卻空氣管線，其連接在第一調壓器上游，并且構造成將冷卻的高壓放出空氣中的至少一些傳送至熱區段構件用于用作熱區段構件冷卻空氣。【專利說明】相關申請的交叉引用本申請請求享有2011年12月21日提交的美國臨時申請第61/578，443號的權益，該申請通過引用并入。
本文中公開的主題大體上涉及燃氣渦輪發動機，并且更具體地涉及用于燃氣渦輪發動機的放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統，以及操作放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統的方法。
技術介紹
一些燃氣渦輪發動機包括穿過低壓壓縮機、高壓壓縮機、燃燒器、高壓渦輪和低壓渦輪的空氣流通路。一些燃氣渦輪發動機可構造成從高壓壓縮機提取壓縮空氣，并且提供壓縮空氣用于在各種飛行器和/或發動機系統中使用。如本文中使用的，從燃氣渦輪發動機的壓縮機得到的壓縮空氣可稱為"放出空氣"。 在一些燃氣渦輪發動機中，離開燃燒器的氣流的溫度可高于大約1500°C。為了防止由于暴露于高溫氣流而引起的渦輪構件上的非期望熱效應，可冷卻渦輪的一些構件。例如，放出空氣可供應至一個或更多個熱區段構件(例如，高壓渦輪葉片)用于冷卻。如本文中使用的，用于熱區段構件冷卻的放出空氣可稱為"熱區段構件冷卻空氣"。 問題:從燃氣渦輪發動機的壓縮機提取放出空氣可降低燃氣渦輪發動機的效率。
技術實現思路
用于上述問題的解決方案通過本公開的示例性實施例提供。 根據本公開的至少一些方面的用于燃氣渦輪發動機的一些示例性組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統可包括構造成從壓縮機的高壓級接收高壓放出空氣的高壓放出空氣管線；第一預冷器，其操作性地連接于高壓放出空氣管線以接收高壓放出空氣中的至少一些，將熱從高壓放出空氣傳遞至環境空氣，并且排放冷卻的高壓放出空氣；高壓排放管線，其操作性地連接于第一預冷器以接收冷卻的高壓放出空氣；高壓排放管線中的第一調壓器，第一調壓器構造成接收冷卻的高壓放出空氣中的至少一些，并且排放調壓的冷卻放出空氣；氣動系統供應管線，其操作性地連接于第一調壓器下游的高壓排放管線以接收調壓的冷卻放出空氣；以及/或熱區段構件冷卻空氣管線，其操作性地連接于第一調壓器上游的高壓排放管線，并且構造成將冷卻的高壓放出空氣中的至少一些傳送至熱區段構件用于用作熱區段構件冷卻空氣。 根據本公開的至少一些方面的用于燃氣渦輪發動機的一些示例性組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統可包括構造成從壓縮機的高壓級接收高壓放出空氣的高壓放出空氣管線；第一預冷器，其操作性地連接于高壓放出空氣管線，第一預冷器構造成接收高壓放出空氣中的至少一些，將熱從高壓放出空氣傳遞至環境空氣，并且排放冷卻的高壓放出空氣；高壓排放管線，其操作性地連接于第一預冷器以接收冷卻的高壓放出空氣；中壓放出空氣管線，其構造成從壓縮機的中間級接收中壓放出空氣；第二預冷器，其操作性地連接于中壓放出空氣管線，第二預冷器構造成接收中壓放出空氣，將熱從中壓放出空氣傳遞至環境空氣，并且排放冷卻的中壓放出空氣；中壓排放管線，其操作性地連接于第二預冷器以接收冷卻的中壓放出空氣；第一調壓器，其操作性地連接于高壓排放管線和中壓排放管線中的至少一個，第一調壓器為操作性的，以排放調壓的冷卻放出空氣；以及/或氣動系統供應管線，其操作性地連接于第一調壓器以接收調壓的冷卻放出空氣；熱區段構件冷卻空氣管線，其操作性地連接于調壓器上游的高壓排放管線，并且構造成將冷卻的高壓放出空氣中的至少一些傳送至熱區段構件用于用作熱區段構件冷卻空氣。 根據本公開的至少一些方面的操作組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統的一些示例性方法可包括經由高壓放出空氣管線從燃氣渦輪發動機的壓縮機的高壓級提取高壓空氣；使用操作性地連接于高壓放出空氣管線的預冷器冷卻高壓空氣的至少第一部分以經由高壓排放管線提供冷卻的高壓空氣；經由操作性地連接于高壓排放管線的熱區段構件冷卻空氣管線將冷卻的高壓空氣的第一部分供應至燃氣渦輪發動機的熱區段構件用于用作熱區段構件冷卻空氣；經由高壓排放管線將冷卻的高壓空氣的第二部分供應至調壓器，調壓器向氣動系統供應管線提供調壓的冷卻空氣；以及/或經由氣動系統供應管線將調壓的冷卻空氣供應至至少一個氣動系統。 前述簡要描述僅為示范性的，并且不意圖以任何方式限制。除上述示范性的方面、實施例和特征之外，另外的方面、實施例和特征將通過參照附圖和以下詳細描述變得顯而易見。 【專利附圖】【附圖說明】 在本文中參照附圖描述了示例性實施例，在該附圖中: 圖1為示例性組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統的框圖； 圖2A為示例性雙隔間預冷器的透視圖； 圖2B為備選示例性雙隔間預冷器的透視圖； 圖3為備選示例性組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統的框圖； 圖4為備選示例性組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統的框圖； 圖5為備選示例性組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統的框圖；以及 圖6為示出操作組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統的示例性方法的流程圖；所有都根據本公開的至少一些方面。 【具體實施方式】 在以下詳細描述中，參照形成其一部分的附圖。在附圖中，類似的符號典型地識別類似的構件，除非上下文另外指出。詳細描述、附圖和權利要求中描述的示范性實施例并非意在為限制性的。可利用其它實施例，并且可作出其它變化，而不背離此處提出的主題的精神或范圍。將容易理解，如大體上在本文中所述并且在附圖中所示的本公開的方面可以以多種不同構造布置、替換、組合和設計，所有都被明確構想出并且構成本公開的一部分。 本公開尤其包括與燃氣渦輪發動機相關聯的組合放出空氣系統和熱區段構件冷卻空氣系統，以及操作組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統的方法。 圖1為根據本公開的至少一些方面的示例性燃氣渦輪發動機10的框圖。發動機10可構造成使空氣流過風扇102、低壓壓縮機104、高壓壓縮機106、燃燒器108、高壓渦輪110和/或低壓渦輪112。發動機10可包括組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統100，其可構造成將放出空氣(例如，從低壓壓縮機104和/或高壓壓縮機106得到的壓縮空氣)提供至一個或更多個氣動系統114，諸如飛行器環境控制系統(ECS)。可利用放出空氣的其它不例性氣動系統包括而不限于翼防冰系統、發動機罩防冰系統、氣動促動器和發動機起動系統。 放出空氣可從低壓壓縮機104和/或高壓壓縮機106的一級或更多級得到。例如，中壓放出空氣可從中間級得到(例如，經由中壓放出空氣管線116，其可連接于鄰近高壓壓縮機106的第四級的抽出端口 117)，并且/或者高壓放出空氣可從高壓壓縮機106的高壓級得到(例如，經由高壓放出空氣管線118，其可連接于鄰近高壓壓縮機106的第七級的抽出端口 119)。在其中抽出端口 119設置成鄰近高壓壓縮機106的最后級的一些示例性實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于燃氣渦輪發動機的組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統，所述組合放出空氣和熱區段構件冷卻空氣系統包括：高壓放出空氣管線，其構造成從壓縮機的高壓級接收高壓放出空氣；第一預冷器，其操作性地連接于所述高壓放出空氣管線，以接收所述高壓放出空氣中的至少一些，將熱從所述高壓放出空氣傳遞至環境空氣，并且排放冷卻的高壓放出空氣；高壓排放管線，其操作性地連接于所述第一預冷器以接收所述冷卻的高壓放出空氣；所述高壓排放管線中的第一調壓器，所述第一調壓器構造成接收所述冷卻的高壓放出空氣中的至少一些，并且排放調壓的冷卻放出空氣；氣動系統供應管線，其操作性地連接于所述第一調壓器下游的所述高壓排放管線以接收所述調壓的冷卻放出空氣；以及熱區段構件冷卻空氣管線，其操作性地連接于所述第一調壓器上游的所述高壓排放管線，并且構造成將所述冷卻的高壓放出空氣中的至少一些傳送至熱區段構件用于用作熱區段構件冷卻空氣。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：MEH塞諾恩，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：美國;US