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涡轮盘开孔内的联结杆上的空气加速器

阅读：414发布：2021-01-17

专利汇可以提供涡轮盘开孔内的联结杆上的空气加速器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且燃气涡轮发动机的高压转子 (12)的第一高压涡轮级(55)和第二高压涡轮级(56)包括第一级盘(60)和第二级盘(62)，其具有第一级盘开孔(164)和第二级盘开孔(166)和穿过其间的单个联结杆(170)。第一开孔环形流路(184)和第二开孔环形流路(186)沿径向定位于第一级盘开孔(164)和第二级盘开孔(166)与联结杆(170)之间。用于在第二级盘开孔(166)中提高冷却和/或加热的器件沿轴向定位于第二级盘开孔(166)内。该器件可包括空气流加速器(188)，如联结杆(170)上的一个或多个环形肋(190)。第二级盘毂(156)与肋(190)之间的开孔环形截面流动面积(200)可大致小于第二级盘毂(156)与联结杆(170)之间。通向第二开孔环形流路(186)的轴向无阻入口(206)允许使第二级开孔冷却空气(180)完全轴向流动和轴向无阻流动到入口(206)中。，下面是涡轮盘开孔内的联结杆上的空气加速器专利的具体信息内容。

权利要求

1. 一种燃气涡轮发动机的高压转子(12)，包括：
第一高压涡轮级(55)和第二高压涡轮级(56)，包括分别具有第一级盘毂(156)和第二级盘毂(156)的第一级盘(60)和第二级盘(62)，
单个联结杆(170)，其设置成穿过分别穿过所述第一级盘毂(154)和所述第二级盘毂(156)的第一级盘开孔(164)和第二级盘开孔(166)，
分别沿径向定位于所述第一级盘毂(154)和所述第二级盘毂(156)与所述联结杆(170)之间的第一开孔环形流路(184)和第二开孔环形流路(186)，以及用于提高所述第二级盘开孔(166)内的所述第二级盘毂(156)的冷却和/或加热的器件。
2. 根据权利要求1所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括：包括沿轴向定位于所述第二级盘开孔(166)内的空气流加速器(188)的器件。
3. 根据权利要求2所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括：包括所述联结杆(170)上的一个或多个环形肋(190)的所述空气流加速器(188)。
4. 根据权利要求3所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括所述第二级盘毂(156)与所述肋(190)的脊部(210)之间的大致小于所述第二级盘毂(156)与所述联结杆(170)之间的开孔环形截面流动面积(200)。
5. 根据权利要求4所述的转子(21)，其特征在于，所述转子(21)还包括通向所述第二开孔环形流路(186)的轴向无阻入口(206)，以用于第二级开孔冷却空气完全沿轴向流动且沿轴向无阻流入所述入口(206)中。
6. 根据权利要求5所述的转子(21)，其特征在于，所述转子(21)还包括来自所述第二级开孔环形流路(186)的轴向无阻出口(208)，以用于第二级开孔冷却空气(180)完全沿轴向流动且沿轴向无阻流出所述出口(208)。
7. 根据权利要求5所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括所述入口(206)中的所述第二开孔环形流路(186)的会聚区段(207)，且所述会聚区段(207)在所述入口(206)中会聚至最前方一个所述肋(190)的最前方一个脊部(210)。
8. 根据权利要求6所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括：
所述入口(206)中的第二开孔环形流路(186)的会聚区段(207)，
所述会聚区段(207)在所述入口(206)中会聚至最前方一个所述肋(190)的最前方一个所述脊部(210)，
所述出口(208)中的所述第二开孔环形流路(186)的发散区段(209)，以及所述发散区段(209)在所述出口(208)中从最后方一个所述肋(190)的最后方脊部(210)向后发散。
9. 根据权利要求3所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括仅两个所述环形肋(190)和对应的两个所述脊部(210)。
10. 根据权利要求9所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括沿所述第二级盘开孔(166)内的所述联结杆(170)沿轴向不均匀分布的所述两个环形肋(190)。
11. 根据权利要求9所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括沿轴向定位于所述第二级盘开孔(166)的开孔轴向长度(218)的大约头一半或上游一半中的所述两个环形肋(190)。
12. 根据权利要求1所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括：包括沿轴向定位于所述第二级盘开孔(166)内的空气流加速器(188)和所述第一级盘毂(154)与所述联结杆(170)之间的大致恒定的第一截面流动面积(200)。
13. 根据权利要求12所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括：包括所述联结杆(170)上的一个或多个环形肋(190)的所述空气流加速器(188)。
14. 根据权利要求13所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括所述第二级盘毂(156)与所述肋(190)的脊部(210)之间的大致小于所述第二级盘毂(156)与所述联结杆(170)之间的第二开孔环形截面流动面积(200)。
15. 根据权利要求14所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括通向所述第二开孔环形流路(186)的轴向无阻入口(206)，以用于第二级开孔冷却空气(180)完全沿轴向流动且沿轴向无阻流入所述入口(206)中。
16. 根据权利要求15所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括来自所述第二级开孔环形流路(186)的轴向无阻出口(208)，以用于第二级开孔冷却空气(180)完全沿轴向流动且沿轴向无阻流出所述出口(208)。
17. 根据权利要求15所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括所述入口(206)中的所述第二开孔环形流路(186)的会聚区段(207)，且所述会聚区段(207)在所述入口(206)中会聚至最前方一个所述肋(190)的最前方一个脊部(210)。
18. 根据权利要求15所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括：
所述入口(206)中的所述第二开孔环形流路(186)的会聚区段(207)，
所述会聚区段(207)在所述入口(206)中会聚至最前方一个所述肋(190)的最前方一个所述脊部(210)，
所述出口(208)中的所述第二开孔环形流路(186)的发散区段(209)，以及所述发散区段(209)在所述出口(208)中从最后方一个所述肋(190)的最后方脊部(210)向后发散。
19. 根据权利要求13所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括仅两个所述环形肋(190)和对应的两个所述脊部(210)，且所述两个环形肋(190)沿所述第二级盘开孔(166)内的所述联结杆(170)沿轴向不均匀地分布。
20. 根据权利要求19所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括沿轴向定位于所述第二级盘开孔(166)的开孔轴向长度(218)的大约头一半或上游一半中的所述两个环形肋(1190)。
21. 一种燃气涡轮发动机的高压转子(12)，包括：
由高压传动轴(23)连结到高压压缩机(18)上的高压涡轮(22)，
所述高压涡轮(22)包括第一高压涡轮级(55)和第二高压涡轮级(56)，包括分别具有第一级盘毂(154)和第二级盘毂(156)的第一级盘(60)和第二级盘(62)，单个联结杆(170)，其设置成穿过分别穿过所述第一级盘毂(154)和所述第二级盘毂(156)的第一级盘开孔(164)和第二级盘开孔(166)，
分别沿径向定位于所述第一级盘毂(154)和所述第二级盘毂(156)与所述联结杆(170)之间的第一开孔环形流路(184)和第二开孔环形流路(186)，以及用于提高所述第二级盘开孔(166)内的第二级盘毂(156)的冷却和/或加热的器件。
22. 根据权利要求21所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括：包括沿轴向定位于所述第二级盘开孔(166)内的空气流加速器(188)的器件。
23. 根据权利要求22所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括：包括所述联结杆(170)上的一个或多个环形肋(190)的所述空气流加速器(188)。
24. 根据权利要求23所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括所述第二级盘毂(156)与所述肋(190)的脊部(210)之间的大致小于所述第二级盘毂(156)与所述联结杆(170)之间的开孔环形截面流动面积(200)。
25. 根据权利要求24所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括通向所述第二开孔环形流路(186)的轴向无阻入口(206)，以用于第二级开孔冷却空气(180)完全沿轴向流动且沿轴向无阻流入所述入口(206)中。
26. 根据权利要求25所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括来自所述第二级开孔环形流路(186)的轴向无阻出口(208)，以用于第二级开孔冷却空气(180)完全沿轴向流动且沿轴向无阻流出所述出口(208)。
27. 根据权利要求25所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括所述入口(206)中的所述第二开孔环形流路(186)的会聚区段(207)，且所述会聚区段(207)在所述入口(206)中会聚至最前方一个所述肋(190)的最前方一个脊部(210)。
28. 根据权利要求26所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括：
所述入口(206)中的所述第二开孔环形流路(186)的会聚区段(207)，
所述会聚区段(207)在所述入口(206)中会聚至最前方一个所述肋(190)的最前方一个所述脊部(210)，
所述出口(208)中的所述第二开孔环形流路(186)的发散区段(209)，以及所述发散区段(209)在所述出口(208)中从最后方一个所述肋(190)的最后方脊部(210)向后发散。
29. 根据权利要求23所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括仅两个所述环形肋(190)和对应的两个所述脊部(210)。
30. 根据权利要求29所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括沿所述第二级盘开孔(166)内的所述联结杆(170)沿轴向不均匀分布的所述两个环形肋(190)。
31. 根据权利要求29所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括沿轴向定位于所述第二级盘开孔(166)的开孔轴向长度(218)的大约头一半或上游一半中的所述两个环形肋(190)。
32. 根据权利要求21所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括：包括沿轴向定位于所述第二级盘开孔(166)内的空气流加速器(188)和所述第一级盘毂(154)与所述联结杆(170)之间的大致恒定的第一截面流动面积(200)。
33. 根据权利要求32所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括：包括所述联结杆(170)上的一个或多个环形肋(190)的所述空气流加速器(188)。
34. 根据权利要求33所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括所述第二级盘毂(156)与所述肋(190)的脊部(210)之间的大致小于所述第二级盘毂(156)与所述联结杆(170)之间的第二开孔环形截面流动面积(200)。
35. 根据权利要求34所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括通向所述第二开孔环形流路(186)的轴向无阻入口(206)，以用于第二级开孔冷却空气(180)完全沿轴向流动且沿轴向无阻流入所述入口(206)中。
36. 根据权利要求35所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括来自所述第二级开孔环形流路(186)的轴向无阻出口(208)，以用于第二级开孔冷却空气(180)完全沿轴向流动且沿轴向无阻流出所述出口(208)。
37. 根据权利要求35所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括所述入口(206)中的所述第二开孔环形流路(186)的会聚区段(207)，且所述会聚区段(207)在所述入口(206)中会聚至最前方一个所述肋(190)的最前方一个脊部(210)。
38. 根据权利要求36所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括：
所述入口(206)中的所述第二开孔环形流路(186)的会聚区段(207)，
所述会聚区段(207)在所述入口(206)中会聚至最前方一个所述肋(190)的最前方一个所述脊部(210)，
所述出口(208)中的所述第二开孔环形流路(186)的发散区段(209)，以及所述发散区段(209)在所述出口(208)中从最后方一个所述肋(190)的最后方脊部(210)向后发散。
39. 根据权利要求33所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括仅两个所述环形肋(190)和对应的两个所述脊部(210)。
40. 根据权利要求39所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括沿所述第二级盘开孔(166)内的所述联结杆(170)沿轴向不均匀分布的所述两个环形肋(190)。
41. 根据权利要求39所述的转子(12)，其特征在于，所述转子(12)还包括沿轴向定位于所述第二级盘开孔(166)的开孔轴向长度(218)的大约头一半或上游一半中的所述两个环形肋(190)。

说明书全文

涡轮盘开孔内的联结杆上的空气加速器

[0001] 对相关申请的交叉引用本申请请求享有2012年4月27日提交的题为"AIR ACCELERATOR ON TIE ROD WITHIN TURBINE DISK BORE"的美国临时专利申请序列第61/639,429号的优先权，该申请的公开内容通过引用并入本文中。

技术领域

[0002] 本发明大体上涉及燃气涡轮发动机的涡轮盘的热控制，并且更具体地涉及控制涡轮盘开孔处的热传递速率。

背景技术

[0003] 若干类型的燃气涡轮发动机包括高压转子，其具有连结到高压压缩机(HPC)上来形成高压转子的轴向高压涡轮(HPT)。HPT通常包括一个或多个连接的级。各个级均包括从涡轮盘的环形外缘沿径向向外延伸的一排涡轮叶片或翼型件。盘腹板从盘开孔沿径向向外延伸至盘的外缘。穿过高压转子的高压开孔的单个联结螺栓或联结杆通过用于夹持在一起且定位处于压缩中的高压转子的锁定螺母上紧和装固。盘开孔与联结杆间隔开且外接联结杆。此转子是公知的，且一个示例在1996年7月23日公告的转让给本受让人通用电气公司(General Electric Company)且通过引用并入本文中的题为"High pressure gas generator rotor tie rod system for gas turbine engine"的美国专利5537814中公开。

[0004] 在发动机加速期间，第二级涡轮盘的外缘由于其最接近热流路而很快地加热。盘开孔大得多，且并未同样快地加热。从边缘到开孔的该温差引起第二级涡轮盘中的热引发应力。在发动机减速期间，第二级涡轮盘的外缘由于盘上流动的空气冷却而快速地冷却。在此周期期间，盘开孔仍处于高得多的温度，直到整个涡轮盘达到热平衡。盘开孔大得多，且并非与盘边缘同样快地冷却或加热。从边缘到开孔的该温差引起第二级涡轮盘中的热引发应力。热控制空气流过盘开孔与联结杆之间的环形通路。

[0005] 因此，需要存在的需要在于减少发动机加速和减速期间由第二级涡轮盘的外缘与开孔之间的温差和热状态引起的第二级涡轮盘中的热引发应力。继续存在的需要在于在发动机加速和减速期间减少第二级涡轮盘开孔关于第二级涡轮盘的外缘的热响应时间。

发明内容

[0006] 一种燃气涡轮发动机的高压转子(12)包括具有第一级盘(60)和第二级盘(62)的第一高压涡轮级(55)和第二高压涡轮级(56)，盘(60,62)分别具有带穿过其间的第一级盘开孔(164)和第二级盘开孔(166)的第一级盘毂(154)和第二级盘毂(156)。单个联结杆(170)设置成穿过第一级盘开孔(164)和第二级盘开孔(166)。第一开孔环形流路(184)和第二开孔环形流路(186)沿径向定位于第一级盘毂(154)和第二级盘毂(156)与联结杆(170)之间，且用于提高第二级盘开孔(166)中的冷却和/或加热的器件沿轴向定位于第二级盘开孔(166)内。第一级开孔环形流路(184)可包括第一级盘毂(154)与联结杆(170)之间的大致恒定的第一截面流动面积(200)。

[0007] 器件可包括沿轴向定位于第二级盘开孔(166)内的空气流加速器(188)，如，联结杆(170)上的一个或多个环形肋(190)。第二级盘毂(156)与肋(190)之间的开孔环形截面流动面积(200)可大致小于第二级盘毂(156)与联结杆(170)之间。

[0008] 通向第二开孔环形流路(186)的轴向无阻入口(206)可用于使第二级开孔冷却空气(180)完全轴向流动和轴向无阻流动到入口(206)中。来自第二开孔环形流路(186)的轴向无阻出口(208)可用于使第二级开孔冷却空气(180)完全轴向流动且轴向无阻流出出口(208)。第二开孔环形流路(186)的会聚区段(207)可在入口(206)中，且在入口(206)中会聚至最前方的一个肋(190)的最前方的脊部(plateau)(210)。第二开孔环形流路(186)的发散区段(209)可在出口(208)中，且在出口(208)中从最后方的一个肋(190)的最后方脊部(210)向后发散。

[0009] 空气流加速器(188)的一个特定实施例包括仅两个环形肋(190)，且两个环形肋(190)沿第二级盘开孔(166)内的联结杆(170)轴向不均匀地分布。两个环形肋(190)可沿轴向定位于第二级盘开孔(166)的开孔轴向长度(218)的大约头一半或上游一半(ﬁrst or upstream half)。附图说明

[0010] 图1为具有第二级涡轮盘开孔内的联结杆上的空气流加速器的燃气涡轮发动机的示意性截面视图。

[0011] 图2为图1中所示的高压转子中的燃烧器和高压涡轮的放大截面视图。

[0012] 图3为图2中所示的高压涡轮的放大截面视图，其中空气流加速器具有高压涡轮中的联结杆上的环形肋。

[0013] 图4为图3中所示的高压涡轮中的联结杆上的空气流加速器的放大截面视图。

[0014] 图5为图4中所示的高压涡轮中的联结杆上的肋的透视图。

[0015] 图6为具有在轴向上比图4中所示的肋更长的肋的空气流加速器的放大截面视图。

[0016] 图7为具有图3中所示的高压涡轮中的联结杆上的单个轴向较长的肋的空气流加速器的放大截面视图。

[0017] 图8为具有图3中所示的高压涡轮中的联结杆上的两个肋的空气流加速器的放大截面视图。

具体实施方式

[0018] 图1和2中示出了示例性飞行器涡扇燃气涡轮发动机10，其围绕发动机中心轴线8外接且适合设计成安装到飞行器的机翼或机身上。发动机10包括沿下游串流连通的风扇
14、低压压缩机或增压器16、高压压缩机(HPC)18、燃烧器20、高压涡轮(HPT)22和低压涡轮(LPT)24。在称为高压转子12的物件中，HPT或高压涡轮22由高压传动轴23连结到高压压缩机18上。LPT或低压涡轮24由低压传动轴25连结到风扇14和增压器16两者上。
风扇14包括具有多个沿周向间隔开的风扇叶片116的风扇转子112，风扇叶片116从风扇盘114沿径向向外延伸。风扇盘114和低压压缩机或增压器16连接到风扇轴118上，风扇轴118连接到低压传动轴25上，且由LPT24供能。

[0019] 参看图1，在典型操作中，空气26由风扇14加压。刚好在风扇14后方的包绕增压器16的分流器34包括尖锐前缘32，其将由风扇14加压的风扇空气26分成导送穿过增压器16的径向内空气流15和导送穿过旁通导管36的径向外空气流17。内空气流15由增压器16进一步加压。包绕风扇14的风扇外壳30由环形风扇框架31支承。加压空气然后流至高压压缩机18，其进一步对空气加压。本文所示的高压压缩机18包括最后的高压级40，其产生称为压缩机排气压力(CDP)空气76的空气，其离开高压压缩机18，且穿过扩散器42，且进入如图2中所示的燃烧器20内的燃烧室45。

[0020] 参看图2，压缩机排气压力(CDP)空气76流入由环形径向外燃烧器外壳46和内燃烧器外壳47包绕的燃烧室45。燃烧器45包括包绕燃烧区21的环形径向外燃烧衬套123和内燃烧衬套125。加压空气与由多个燃料喷嘴48提供的燃料混合，且混合物在燃烧器20的燃烧区21中点燃以生成热燃烧气体28，其向下游流过HPT22和LPT24。燃烧产生热燃烧气体28，其流过高压涡轮22，引起高压转子12的旋转，且然后继续向下游，以用于低压涡轮24中的进一步功获取。

[0021] 在本文所示的发动机的示例性实施例中，高压涡轮22包括成下游串流关系的第一高压涡轮级55和第二高压涡轮级56，它们具有第一级盘60和第二级盘62。第一级喷嘴66直接在第一高压涡轮级55的上游，且第二级喷嘴68直接在第二高压涡轮级56的上游。
从扩散器42排放的压缩机排气压力(CDP)空气76用于燃烧，且冷却经历热燃烧气体28的涡轮构件。

[0022] 参看图2和3，由CDP空气76冷却的涡轮构件包括第一级喷嘴66、第一级护罩71和第一级盘60。环形腔74沿径向设置在内燃烧器外壳47与高压转子12的高压传动轴23之间。环形腔74由前推力平衡密封件126和后推力平衡密封件128沿轴向密封。前推力平衡密封件126位于高压压缩机18与高压涡轮22之间的高压传动轴23的径向外表面135上。前推力平衡密封件126抵靠安装在内燃烧器外壳47的径向内表面136上的前推力平衡台133而密封。后推力平衡密封件128位于无螺栓叶片固持件96上，且抵靠安装在内燃烧器外壳47上的推力平衡台134而密封。

[0023] 参看图3，高压涡轮的第一级叶片91和第二级叶片92分别由第一级盘60和第二级盘62的第一外缘99和第二外缘101中的沿轴向延伸的叶片根部槽口97中的叶片根部93安装。盘腹板162分别从第一级盘毂154和第二级盘毂156沿径向向外延伸至第一级盘
60和第二级盘62的第一外缘99和第二外缘101。第一级盘毂154的前延伸环形盘臂167利用弯曲联接件160连接到高压传动轴23上。第一级盘毂154和第二级盘毂156包括延伸穿过其间的第一级盘开孔164和第二级盘开孔166。单个联结螺栓或联结杆170设置成穿过高压转子(图2中所示)的转子开孔172，包括穿过第一级盘开孔164和第二级盘开孔166。拧到联结杆170上的螺纹140(图5中所示)上的锁定螺母174用于上紧、装固和夹持在一起，且定位处于压缩中的高压转子12。无螺栓叶片固持件96将叶片根部93沿轴向固持在第一级盘60的叶片根部槽口97中。无螺栓叶片固持件96由卡口连接103装固到第一级盘60的外缘101上。叶片固持件96包括沿径向定位在固持板109内且由固持板
109连接到卡口连接103上的固持件开孔107。第一级叶片91和第二级叶片92沿径向向外延伸穿过高压涡轮(HPT)22的热流路110。

[0024] 内燃烧器外壳47中的冷却空气开孔157允许来自压缩机排气压力空气76的涡轮叶片冷却空气80流入仓室外壳158内的环形冷却空气仓室163中。叶片冷却空气80由在冷却空气仓室163的后端处附接到仓室外壳158上的一个或多个加速器165加速。加速器165将叶片冷却空气80通过固持板109中的冷却孔169注入一级盘前腔168中。一级盘前腔168沿轴向定位在固持板109与第一级盘60的盘腹板162之间。加速器165在接近加速器165的径向位置处的第一级盘60的轮速的高切向速度下喷射叶片冷却空气80。叶片冷却空气80然后流过一级盘前腔168，且冷却第一级盘60和第一级叶片91。

[0025] 在发动机加速期间，第一级盘60和第二级盘62的外缘101趋于在它们很接近热流路110时很快地加热。冷却空气80冷却第一级盘60、第一外缘99和安装到其上的第一级叶片91。来自转子开孔172的转子开孔冷却空气176提供第一级开孔冷却空气178和第二级开孔冷却空气180，以及第二级叶片冷却空气182。由于转子开孔冷却空气176用于在冷却第二级盘毂156之前冷却第一级盘毂156和第二级叶片92，故发动机瞬变如加速和减速期间的热反应速率对于第一级盘毂154比对于第二级盘毂156更快。第二级盘毂156大得多，且比第二级盘62的第二外缘101更大，且并非同样快地加热或冷却。边缘与开孔的该温差引起并未经历第一级盘毂154中的相同程度的涡轮第二级盘62中的热引发应力。注意，第一级开孔冷却空气178和第二级开孔冷却空气180用于分别冷却和加热第一级盘毂154和第二级盘毂156两者。

[0026] 参看图3，第一级盘毂154和第二级盘毂156的冷却由沿径向定位于第一级盘60和第二级盘62的第一级盘开孔164和第二级盘开孔166内的第一级盘毂154和第二级盘毂156与联结螺栓或联结杆170之间的第一开孔环形流路184和第二开孔环形流路186提供。为了减轻第二级盘62中的热应力，第二级盘毂156由沿轴向定位于第二级盘开孔166内的空气流加速器188来更快冷却或加热。空气流加速器188提高第二级盘开孔166内的第二开孔环形流路186中的第二级开孔冷却空气180的速度。本文所示的空气流加速器188包括具有对应的一个或多个脊部210的一个或多个肋190。

[0027] 图2-6中所示的示例性空气流加速器188包括联结杆170上的三个环形肋190，且图7中所示的示例性空气流加速器188包括联结杆170上的单个肋190。肋也称为台。这减少了第二级盘156与联结杆170上的肋190的脊部210之间的开孔环形截面流动面积200。这引起流速在盘下提高，这引起更好的热传递系数和对于第二级盘毂156的提高的热传递速率。第二级盘毂156与肋190之间的开孔环形截面流动面积大致小于第二级盘毂156与联结杆170之间的开孔环形截面流动面积200。空气流加速器188的多个肋的实施例不限于3个肋，因此，空气流加速器188可具有一个或多个肋。

[0028] 肋190在第二级盘开孔166内沿轴向良好位于第二级盘开孔166的开孔前缘202与后缘204之间。这提供了轴向无阻入口206和轴向无阻出口208分别通向、来自第二级盘开孔166内的第二开孔环形流路186。第二开孔环形流路186包括入口206中的会聚区段207，其在入口206中会聚，直到其达到最前方的一个肋190的脊部210。第二开孔环形流路186包括出口208中的发散区段209，其在出口208中从最后方的肋190的脊部210发散。沿轴向无阻入口206和出口208提供第二级开孔冷却空气180进入入口206和流出出口208的完全轴向且轴向无阻流动，这有助于开孔的加热和冷却。开孔内表面区域212和脊部表面区域214为相对于彼此同心的圆柱形。第二级盘毂156与联结杆170(没有肋190)之间的截面流动面积200小于第一级盘毂154与联结杆170之间的截面流动面积200。第一级盘毂154与没有肋190的联结杆170之间的截面流动面积200大致恒定。

[0029] 图6示出了具有联结杆170和脊部210上的在轴向上比图3和4中所示的三个肋更长的三个环形肋190的空气流加速器188。肋的数目和肋190的脊部轴向长度218考虑了由肋提高的重量和保持肋190之间的空气腔220最小的期望，因为更大的空气腔220趋于减慢第二级开孔冷却空气180。

[0030] 图8示出了具有联结杆170上的两个环形肋190的空气流加速器188的两个肋的实施例。注意，两个肋的实施例中的两个环形肋190示为沿第二级盘开孔166内的联结杆170沿轴向不均匀地分布。两个环形肋190位于第二级盘开孔166的开孔前缘202与后缘
204之间的第二级盘开孔166的开孔轴向长度218的大约头一半或上游一半。

[0031] 图7示出了沿轴向良好位于第二级盘开孔166的开孔前缘202与后缘204之间的第二级盘开孔166内的联结杆170上的单个肋190。其还具有无阻入口206和无阻出口208，其分别通向、来自在第二级盘开孔166内的第二开孔环形流路186。

[0032] 在发动机加速期间，第二级盘62的外缘101在其最接近高压涡轮(HPT)22的热流路110时很快加热。第二级盘62的第二级盘毂156大得多，且并非同样快地加热。从边缘到毂的该温差引起盘中的热应力。空气流加热器188通过减少第二级盘毂156与联结杆170上的一个或多个肋190之间的截面流动面积200更快加热第二级盘毂156来减轻该热应力。这引起第二开孔环形流路186中的第二级开孔冷却空气180的速度在盘下增大，这引起更好的热传递系数和与盘毂的热传递速率的提高。

[0033] 在发动机减速期间，第二级盘62的外缘101快速冷却，且第二级盘62的第二级盘毂156保持在其增大温度下。从边缘到毂的该温差引起盘中的热应力与由发动机加速引起的热应力方向相反。在发动机减速期间，第二级开孔冷却空气180从发动机减速之前的水平冷却。空气流加热器188通过减少第二级盘毂156与联结杆170上的一个或多个肋190之间的截面流动面积200更快冷却第二级盘毂156来减轻该热应力。这引起第二级开孔冷却空气180的速度在第二级盘毂156下增大，产生更好的热传递系数，以及从盘毂到第二级开孔冷却空气180的热传递速率的提高。

[0034] 尽管本文已经描述了本发明的优选和示例性实施例，但本领域的技术人员从本文的教导内容应当清楚本发明的其它改型，且因此期望将落入本发明的真正精神和范围内的所有此类改型固定在所附权利要求中。因此，期望由美国书面专利确保的是如所附权利要求限定和区分的本发明。

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