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用于获取冰的燃气 涡轮 发动机两 自由度可变泄放 阀

阅读：964发布：2021-07-10

专利汇可以提供用于获取冰的燃气涡轮发动机两自由度可变泄放阀专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种燃气涡轮发动机可变泄放设备(48)包括可变泄放阀门 (50)，可变泄放阀门(50)设置在过渡导管 (29)中的泄放入口(47)中，能够围绕两个或更多个单独的枢转点(160)旋转，能够操作成开启和闭合从过渡导管(29)向外延伸的后泄放槽口 (170)，且能够操作成开启和闭合向内延伸到过渡导管(29)中的前泄放槽口(180)。门(50)能够操作成在后泄放槽口(170)开启且前泄放槽口(180)闭合的第一位置到后泄放槽口(170)闭合且前泄放槽口(180)开启的第二位置之间转移而不完全闭合门(50)。门(50)能够围绕轴线(160)旋转，轴线(160)能够在两个或更多个单独的枢转点之间平移。过渡导管(29)具有比过渡导管(29)上游的增压器外护罩(222)的增压器圆锥角 (A2)大至少大约10度的过渡导管圆锥角(A1)。，下面是用于获取冰的燃气涡轮发动机两自由度可变泄放阀专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种燃气涡轮发动机可变泄放设备(48)，其包括：
可变泄放阀(49)，其包括设置在过渡导管(29)中的泄放入口(47)中的可变泄放阀门(50)，
所述可变泄放阀门(50)能够围绕两个或更多个单独的枢转点枢转或旋转，所述可变泄放阀(49)能够操作成开启和闭合后泄放槽口(170)，所述后泄放槽口(170)从所述过渡导管(29)大体上沿径向向外延伸且在位于所述可变泄放阀门(50)的下游端或后端(54)处的后唇部(52)与所述过渡导管(29)之间延伸，并且
所述可变泄放阀(49)能够操作成开启和闭合前泄放槽口(180)，所述前泄放槽口(180)大体上沿径向向内延伸到所述过渡导管(29)中且在位于所述可变泄放阀门(50)的上游端或前端(53)处的前唇部(51)与所述过渡导管(29)之间延伸；
其中，所述可变泄放阀(49)能够操作成使所述可变泄放阀门(50)在所述后泄放槽口(170)开启且所述前泄放槽口(180)闭合的第一位置到所述后泄放槽口(170)闭合且所述前泄放槽口(180)开启的第二位置之间转移，而不完全闭合所述可变泄放阀门(50)。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机可变泄放设备(48)，其特征在于，所述可变泄放阀门(50)能够围绕轴线枢转或旋转，所述轴线能够在所述两个或更多个单独的枢转点之间平移。
3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机可变泄放设备(48)，其特征在于，还包括：
所述过渡导管(29)，其具有相对于发动机中心线(12)的过渡导管圆锥角(A1)，所述过渡导管(29)上游和附近的增压器外护罩(222)的增压器圆锥角(A2)，且所述过渡导管圆锥角(A1)比所述增压器圆锥角(A2)大至少大约10度。
4.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机可变泄放设备(48)，其特征在于，还包括：
加热器(202)，其用于融化从所述过渡导管(29)获得的冰，
所述加热器(202)在位于所述过渡导管(29)的径向外侧的风扇毂框架(129)的径向内和轴向后区段(208)中的冰收集隔间(204)中，
开口，其从所述隔间(204)到所述后泄放槽口(170)，并且
所述可变泄放阀门(50)能够操作成当所述后泄放槽口(170)开启时将所述后泄放槽口(170)放置成与所述隔间(204)流体地连通。
5.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机可变泄放设备(48)，其特征在于，所述可变泄放阀门(50)能够操作成通过使从所述后泄放槽口(170)到所述隔间(204)的开口露出，并且相对于所述隔间(204)的隔间壁(216)密封所述可变泄放阀门(50)的后唇部(52)，来将所述后泄放槽口(170)放置成与所述隔间(204)流体地连通。
6.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机可变泄放设备(48)，其特征在于，还包括：
泄放阀导管(60)，其包括从所述可变泄放阀门(50)大体上沿径向向外延伸的沿周向间隔开的导管侧壁(62)，
所述泄放阀导管(60)还包括与所述可变泄放阀门(50)沿径向间隔开的大体上沿轴向延伸的导管外壁(64)，和
柔性管(230)，其将所述可变泄放阀门(50)的后端(54)处的所述泄放阀导管(60)的出口(232)连接到位于所述过渡导管(29)的径向外侧的风扇毂框架(129)上的毂框架出口(234)。
7.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机可变泄放设备(48)，其特征在于，所述可变泄放阀门(50)能够操作成通过使从所述后泄放槽口(170)到所述隔间(204)的开口露出，并且相对于所述隔间(204)的隔间壁(216)密封所述可变泄放阀门(50)的后唇部(52)，来放置所述后泄放槽口(170)。
8.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机可变泄放设备(48)，其特征在于，还包括：
泄放阀导管(60)，其包括从所述可变泄放阀门(50)大体上沿径向向外延伸的沿周向间隔开的导管侧壁(62)，
所述泄放阀导管(60)还包括与所述可变泄放阀门(50)沿径向间隔开的大体上沿轴向延伸的导管外壁(64)，
泄放排出导管(58)，其从位于所述过渡导管(29)的径向外侧的风扇毂框架(129)引出，所述泄放排出导管(58)的排出导管延伸部(240)，其从所述泄放排出导管(58)向前延伸到所述毂框架(129)中，并且
所述排出导管延伸部(240)相对于所述泄放阀导管(60)密封。
9.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机可变泄放设备(48)，其特征在于，还包括与所述泄放阀导管(60)上的柔性阀导管密封件(244)密封地接合的所述排出导管延伸部(240)上的柔性排出导管密封件(242)。
10.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机可变泄放设备(48)，其特征在于，还包括：
所述可变泄放阀门(50)的后端(54)附近的沿周向间隔开的第一和第二门铰链(70,
72)，其将所述可变泄放阀门(50)可旋转地铰接到位于所述过渡导管(29)的径向外侧的风扇毂框架(129)，
穿过第一和第二铰链销(74,76)的轴线，且
所述第一和第二铰链销(74,76)延伸穿过固定地附接到所述风扇毂框架(129)的沿周向间隔开的第一和第二铰链凸耳(86,88)中的第一和第二铰链槽口(82,84)，且分别延伸穿过所述第一和第二门铰链(70,72)的挂钩凸耳(98)中的铰链孔(100)。
11.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机可变泄放设备(48)，其特征在于，所述第一和第二铰链槽口(82,84)为线性的。
12.一种飞行器燃气涡轮发动机(10)，其包括：
向下游串联地流动连通的风扇(14)、增压器(16)和围绕发动机中心线(12)限定的高压压缩机(18)；
旁通导管(36)，其与所述增压器(16)沿径向向外间隔开；
环形风扇框架(33)，其支承风扇壳(30)，所述风扇壳(30)包绕所述风扇(14)和所述旁通导管(36)；
所述风扇框架(33)包括环形外框架壳(123)、风扇毂框架(129)和在其间延伸的多个沿周向间隔开的导管柱(134)；
过渡导管(29)，其位于所述风扇毂框架(129)的径向内端(136)处，且沿轴向设置在所述增压器(16)与所述高压压缩机(18)之间且与它们流体地连通；
泄放排出导管(58)，其从所述风扇毂框架(129)延伸至所述旁通导管(36)；
至少一个可变泄放阀(49)，其包括设置在所述过渡导管(29)中的泄放入口(47)中的可变泄放阀门(50)；
所述可变泄放阀门(50)能够围绕两个或更多个单独的枢转点枢转或旋转；
所述可变泄放阀(49)能够操作成开启和闭合后泄放槽口(170)，所述后泄放槽口(170)从所述过渡导管(29)大体上沿径向向外延伸且在位于所述可变泄放阀门(50)的下游端或后端(54)处的后唇部(52)与所述过渡导管(29)之间延伸；并且
所述可变泄放阀(49)能够操作成开启和闭合前泄放槽口(180)，所述前泄放槽口(180)与所述泄放排出导管(58)中的至少一个流体地连通，且大体上沿径向向内延伸到所述过渡导管(29)中，且在位于所述可变泄放阀门(50)的上游端或前端(53)处的前唇部(51)与所述过渡导管(29)之间延伸；
其中，所述可变泄放阀(49)能够操作成使所述可变泄放阀门(50)在所述后泄放槽口(170)开启且所述前泄放槽口(180)闭合的第一位置到所述后泄放槽口(170)闭合且所述前泄放槽口(180)开启的第二位置之间转移，而不完全闭合所述可变泄放阀门(50)。
13.根据权利要求12所述的飞行器燃气涡轮发动机(10)，其特征在于，所述可变泄放阀门(50)能够围绕轴线枢转或旋转，所述轴线能够在所述两个或更多个单独的枢转点之间平移。
14.根据权利要求12所述的飞行器燃气涡轮发动机(10)，其特征在于，还包括：
所述过渡导管(29)，其具有相对于发动机中心线(12)的过渡导管圆锥角(A1)，所述过渡导管(29)上游和附近的增压器外护罩(222)的增压器圆锥角(A2)，且所述过渡导管圆锥角(A1)比所述增压器圆锥角(A2)大至少大约10度。
15.根据权利要求12所述的飞行器燃气涡轮发动机(10)，其特征在于，还包括：
所述可变泄放阀(49)，其包括泄放阀导管(60)，所述泄放阀导管(60)具有从所述可变泄放阀门(50)大体上沿径向向外延伸的沿周向间隔开的导管侧壁(62)和与所述可变泄放阀门(50)沿径向间隔开的大体上沿轴向延伸的导管外壁(64)；
所述可变泄放阀门(50)的后端(54)附近的沿周向间隔开的第一和第二门铰链(70,
72)，其将所述可变泄放阀门(50)可旋转地铰接到所述风扇毂框架(129)；
轴线，其穿过第一和第二铰链销(74,76)；和
所述第一和第二铰链销(74,76)，其延伸穿过固定地附接到所述风扇毂框架(129)的沿周向间隔开的第一和第二铰链凸耳(86,88)中的第一和第二铰链槽口(82,84)，且分别延伸穿过所述第一和第二门铰链(70,72)的挂钩凸耳(98)中的铰链孔(100)。
16.根据权利要求15所述的飞行器燃气涡轮发动机(10)，其特征在于，所述第一和第二铰链槽口(82,84)为线性的。
17.根据权利要求16所述的飞行器燃气涡轮发动机(10)，其特征在于，还包括径向内和外协调环(102,104)，所述径向内和外协调环(102,104)可操作地联结到所述可变泄放阀(49)，以用于使所述可变泄放阀门(50)旋转和使所述第一和第二铰链销(74,76)分别平移穿过所述第一和第二铰链槽口(82,84)。
18.一种飞行器燃气涡轮发动机(10)，其包括：
向下游串联地流动连通的风扇(14)、低压压缩机(16)、和围绕发动机中心线(12)限定的高压压缩机(18)；
旁通导管(36)，其与所述低压压缩机(16)沿径向向外间隔开；
环形风扇框架(33)，其支承风扇壳(30)，所述风扇壳(30)包绕所述风扇(14)和所述旁通导管(36)；
所述风扇框架(33)包括环形外框架壳(123)、风扇毂框架(129)和在其间延伸的多个沿周向间隔开的导管柱(134)；
过渡导管，其位于所述风扇毂框架(129)的径向内端(136)处，且沿轴向设置在所述低压压缩机(16)与所述高压压缩机(18)之间且与它们流体地连通；
泄放排出导管(58)，其从所述风扇毂框架(129)延伸至所述旁通导管(36)；
至少一个可变泄放阀(49)，其包括设置在所述过渡导管(29)中的泄放入口(47)中的可变泄放阀门(50)；
所述可变泄放阀门(50)能够围绕两个或更多个单独的枢转点枢转或旋转；
所述可变泄放阀(49)能够操作成开启和闭合后泄放槽口(170)，所述后泄放槽口(170)从所述过渡导管(29)大体上沿径向向外延伸且在位于所述可变泄放阀门(50)的下游端或后端(54)处的后唇部(52)与所述过渡导管(29)之间延伸；且
所述可变泄放阀(49)能够操作成开启和闭合前泄放槽口(180)，所述前泄放槽口(180)与所述泄放排出导管(58)中的至少一个流体地连通，且大体上沿径向向内延伸到所述过渡导管(29)中，且在位于所述可变泄放阀门(50)的上游端或前端(53)处的前唇部(51)与所述过渡导管(29)之间延伸；
其中，所述可变泄放阀(49)能够操作成使所述可变泄放阀门(50)在所述后泄放槽口(170)开启且所述前泄放槽口(180)闭合的第一位置到所述后泄放槽口(170)闭合且所述前泄放槽口(180)开启的第二位置之间转移，而不完全闭合所述可变泄放阀门(50)。
19.根据权利要求18所述的飞行器燃气涡轮发动机(10)，其特征在于，所述可变泄放阀门(50)能够围绕轴线枢转或旋转，所述轴线能够在所述两个或更多个单独的枢转点之间平移。
20.根据权利要求18所述的飞行器燃气涡轮发动机(10)，其特征在于，还包括：
所述过渡导管(29)，其具有相对于发动机中心线(12)的过渡导管圆锥角(A1)，所述过渡导管(29)上游和附近的低压压缩机外护罩(222)的低压压缩机圆锥角(A2)，且
所述过渡导管圆锥角(A1)比低压压缩机圆锥角(A2)大至少大约10度。
21.根据权利要求18所述的飞行器燃气涡轮发动机(10)，其特征在于，还包括：
所述可变泄放阀(49)，其包括泄放阀导管(60)，所述泄放阀导管(60)具有从所述可变泄放阀门(50)大体上沿径向向外延伸的沿周向间隔开的导管侧壁(62)，和与所述可变泄放阀门(50)沿径向间隔开的大体上沿轴向延伸的导管外壁(64)；
所述可变泄放阀门(50)的后端(54)附近的沿周向间隔开的第一和第二门铰链(70,
72)，其将所述可变泄放阀门(50)可旋转地铰接到所述风扇毂框架(129)；
轴线，其穿过第一和第二铰链销(74,76)；和
所述第一和第二铰链销(74,76)，其延伸穿过固定地附接到所述风扇毂框架(129)的沿周向间隔开的第一和第二铰链凸耳(86,88)中的第一和第二铰链槽口(82,84)，且分别延伸穿过所述第一和第二门铰链(70,72)的挂钩凸耳(98)中的铰链孔(100)。
22.根据权利要求21所述的飞行器燃气涡轮发动机(10)，其特征在于，所述第一和第二铰链槽口(82,84)为线性的。
23.一种操作燃气涡轮发动机可变泄放阀(49)的方法，所述可变泄放阀(49)包括设置在过渡导管(29)中的泄放入口(47)中的可变泄放阀门(50)，所述方法包括：
使所述可变泄放阀门(50)围绕轴线枢转或旋转，且使所述轴线在两个或更多个单独的枢转点之间平移，
通过使所述轴线在两个或更多个单独的枢转点之间平移来开启和闭合后泄放槽口(170)，所述后泄放槽口(170)从所述过渡导管(29)大体上沿径向向外延伸，且在位于所述可变泄放阀门(50)的下游端或后端(54)处的后唇部(52)与所述过渡导管(29)之间延伸，和通过使所述可变泄放阀门(50)围绕所述轴线旋转来开启和闭合前泄放槽口(180)，所述前泄放槽口(180)大体上沿径向向内延伸到所述过渡导管(29)中，且在位于所述可变泄放阀门(50)的上游端或前端(53)处的前唇部(51)与所述过渡导管(29)之间延伸；
所述方法还包括使所述可变泄放阀门(50)在所述后泄放槽口(170)开启且所述前泄放槽口(180)闭合的第一位置到所述后泄放槽口(170)闭合且所述前泄放槽口(180)开启的第二位置之间转移，而在所述转移期间不完全闭合所述可变泄放阀门(50)。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括在所述转移期间使所述可变泄放阀门(50)围绕所述轴线旋转且同时平移所述轴线。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括使所述过渡导管(29)中的流出增压器(16)的核心空气流(15)转向，其中，所述增压器(16)在所述过渡导管(29)的正上游。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括由具有相对于发动机中心线(12)的过渡导管圆锥角(A1)的所述过渡导管(29)、具有增压器圆锥角(A2)的所述过渡导管(29)上游和附近的增压器外护罩(222)引起的所述转向，并且所述过渡导管圆锥角(A1)比所述增压器圆锥角(A2)大至少大约10度。

说明书全文

用于获取冰的燃气 涡轮 发动机两 自由度可变泄放 阀

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请请求享有2012年10月12日提交的美国临时专利申请序列号No.61/712,944和2013年1月25日提交的美国专利申请No.13/750346，它们都题为“GAS TURBINE ENGINE TWO DEGREE OF FREEDOM VARIABLE BLEED VALVEFOR ICE EXTRACTION”的优先权，其公开内容在此通过引用并入本文中。

技术领域

[0003] 本发明涉及燃气涡轮发动机可变泄放阀，并且更具体地涉及用于防止喘振和从增压器与核心发动机压缩机之间的导管移除冰的此类阀。

背景技术

[0004] 燃气涡轮发动机领域中已知的是提供一种可变泄放阀(VBV)，通常是门，其提供泄放通路来泄放增压器与燃气涡轮发动机的核心发动机压缩机之间的压缩空气。空气通常从增压器与核心发动机压缩机之间的称为鹅颈管流路的物件泄放。飞行器鼓风喷气燃气涡轮发动机和此类发动机的海洋和工业变型已使用了各种类型的弯曲流路和VBV泄放门，它们收缩到流路壳体中，以便形成去往泄放导管的入口，泄放导管泄放增压器或低压压缩机排出空气流，来以如下方式将颗粒吸出流路：如Monhardt等人的题为“Combined Surge Bleed and Dust Removal System for a Fan-Jet Engine”的美国专利No.4,463,552公开的那样。由于泄放流突然远离压缩机流的方向弯折，故由于其动量而很难保持泄放流中的较大颗粒。该问题对于飞行器、海洋和陆基燃气涡轮发动机而言是共通的。涡扇喷气发动机，如General Electric CF6和GE90系列的发动机，以串联关系具有风扇、增压器和核心发动机压缩机，由此，行进穿过风扇的空气的一部分流入增压器中，且然后流入核心发动机压缩机中。为了使核心发动机压缩机的入口空气流与其飞行操作要求匹配且为了防止增压器失速，增压器可变泄放阀(VBV)以增压器泄放导管的形式提供，该泄放导管具有增压器与核心发动机压缩机之间的入口，和去往风扇导管的出口。增压器泄放导管的开启和闭合通常由沿周向设置的多个枢转门提供，这些枢转门收缩到发动机结构或壳体中，且由单个协调环(unison ring)操作，该环由一个或更多个燃料供能的促动器供能。曲拐连杆机构将收缩的枢转泄放门可操作地连接到协调环。相比于Monhardt专利中的滑动门或阀，使用收缩枢转门的此种防失速系统的实例在Shipley等人的题为“Bypass Valve Mechanism”且转让给与本发明相同的受让人且通过引用并入本文中的美国专利No.3,638,428中公开。VBV的操作由发动机控制器计划，可使用机械或数字电子类型。

[0005] 与常规泄放阀导管和阀门相关联的问题是较大的颗粒和大量颗粒如冰通常不被吸入泄放导管中。期望具有一种发动机，其提供从压缩机空气流移除大量冰且以及在增压器与核心发动机压缩机之间有效地泄放空气的能力。因此，很期望从鹅颈管流路移除冰，而不移除核心空气流或使移除的核心空气流量最小化。

[0006] 现代的飞行器使用较少的较高推力、燃料效率高的很高旁通的发动机，如，双发动机波音767飞行器。具有较少发动机的飞行器要求更大的总起飞功率和更大的每发动机功率，以便满足能够在一个发动机停机的情况下飞行的要求。因此，发动机设置至较低功率设置，从而导致所有发动机操作时的下降期间的较少发动机空气流。这导致了发动机空气流的高水含量，因为只要飞行器的速度保持相同，则进入发动机中的冰、冰雹或水的量相同。

[0007] 另一方面，较高的旁通比具有较小的核心流和较大的子弹形机头前区域。这意味着更多的冰、冰雹或水穿过压缩机进入燃烧器中，从而导致空气的更高水含量。这两个基本现象组合，导致燃烧器中的水与空气之比的显著增大，从而导致此种飞行器发动机更易受暴雨或雹暴中的发动机冒火问题影响。具有较大前区域的较高旁通比的发动机在结冰环境内的空转期间还导致增压器入口和增压器级上的增加的积冰。这导致了加速期间增加的冰放出，包括最大功率操作下或附近的放出。这还增大了因冰放出且更具体而言高速转子冰放出引起的压缩机失速的风险，这在历史上已经是双轴大型发动机的问题，且将继续是未来的大型发动机上的问题。

[0008] 现代高旁通比发动机包括较高压力的核心压缩机和较低压力的增压器，且因此在增压器出口与风扇旁通导管之间产生较小压力差。这增大了从增压器下游泄放足量空气至风扇旁通导管来相对于失速保护增压器的难度。增压器失速裕度通过开启VBV门来控制，以向外排放一些增压器流，以便将增压器操作线控制为低于其失速线的点。

[0009] 因此，很期望具有可变泄放阀和系统来用于高旁通比发动机，其包括较高压力的核心压缩机，且较低压力的增压器从增压器的下游泄放足量的空气来用于相对于失速保护增压器。还很期望具有用于此种高旁通比发动机的可变泄放阀和系统，其能够防止冰放出且更具体而言高速转子冰放出引起压缩机失速或燃烧器中的火焰猝熄。

发明内容

[0010] 燃气涡轮发动机可变泄放设备48包括可变泄放阀49，其具有设置在过渡导管29中的泄放入口47中的可变泄放阀门50。门50能够围绕两个或更多个单独的枢转点160枢转或旋转。可变泄放阀49能够操作以开启和闭合后泄放槽口170，后泄放槽口170从过渡导管29大体上沿径向向外延伸，且在位于门50的下游或后端54处的后唇部52与过渡导管29之间延伸。可变泄放阀49还能够操作成开启和闭合前泄放槽口180，前泄放槽口180大体上沿径向向内延伸到过渡导管29中，且在位于门50的上游或前端53处的前唇部51与过渡导管29之间延伸。

[0011] 可变泄放阀49的示例性实施例能够操作成使门50在后泄放槽口170开启且前泄放槽口180闭合的第一位置与后泄放槽口170闭合且前泄放槽口180开启的第二位置之间过渡而不完全闭合门50。门50可围绕轴线160枢转或旋转，轴线160能够在两个或更多个单独的枢转点之间平移。

[0012] 过渡导管29可具有相对于发动机中心线12的过渡导管圆锥角A1，其比过渡导管29上游和附近的增压器外护罩222的增压器圆锥角A2大至少大约10度。

[0013] 燃气涡轮发动机可变泄放设备48可包括加热器202，加热器202在风扇毂框架129的径向内和轴向后区段208中的冰收集隔间204中，以用于熔化从过渡导管29获取的冰。门50能够操作成当后泄放槽口170开启时将后泄放槽口170放置为与从隔间204到后泄放槽口
170的开口210流体连通。门50能够操作成通过露出从后泄放槽口170到隔间204的开口210且相对于隔间204的隔间壁216密封门50的后唇部52来将后泄放槽口170放置成与隔间204流体连通。

[0014] 燃气涡轮发动机可变泄放设备48可包括泄放阀导管60，其包括从门50大体上沿径向向外延伸的沿周向间隔开的导管侧壁62。泄放阀导管60包括与门50沿径向间隔开的大体上沿轴向延伸的导管外壁64，和柔性管230，柔性管230将门50的后端54处的泄放阀导管60的出口232连接到毂框架129上的毂框架出口234。

[0015] 作为备选，泄放排出导管58的排出导管延伸部240可从泄放排出导管58向前延伸到毂框架129中。泄放排出导管58从毂框架129引出。排出导管延伸部240相对于泄放阀导管60密封。排出导管延伸部240上的柔性排出导管密封件242密封地接合泄放阀导管60上的柔性阀导管密封件244。

[0016] 燃气涡轮发动机可变泄放设备48可包括门50的后端54附近的沿周向间隔开的第一和第二门铰链70,72，其将门50可旋转地铰接到风扇毂框架129。轴线160穿过第一和第二铰链销74,76，第一和第二铰链销74,76可旋转地延伸穿过第一和第二门铰链70,72的铰链孔100。第一和第二铰链销74,76可旋转地延伸穿过第一和第二铰链槽口82,84，第一和第二铰链槽口82,84在固定地附接到风扇毂框架129的沿周向间隔开的第一和第二铰链凸耳86,88中。第一和第二铰链槽口82,84可为线性的。

[0017] 燃气涡轮发动机可变泄放设备48可并入飞行器燃气涡轮发动机10中，该发动机包括向下游串联地流动连通的风扇14、增压器16和围绕发动机中心线12限定的高压压缩机18，和与增压器16沿径向向外间隔开的旁通导管36。支承风扇壳30(其包绕风扇14和旁通导管36)的环形风扇框架33包括环形外框架壳123、风扇毂框架129，和在其间延伸的多个沿周向间隔开的导管柱134。过渡导管29位于风扇毂框架129的径向内端136处，且沿轴向设置在增压器16与高压压缩机18之间，且与它们流体地连通。泄放排出导管58从风扇毂框架129延伸至旁通导管36，且包括可变泄放阀门50的至少一个可变泄放阀49设置在过渡导管29的泄放入口47中。

[0018] 可并入可操作地联结到可变泄放阀49的径向内和外协调环102,104，以用于使门50旋转且分别使第一和第二铰链销74,76平移穿过第一和第二铰链槽口82,84。

[0019] 过渡导管29可沿轴向设置在相对低压和高压的压缩机之间，且与它们流体地连通。

[0020] 一种操作可变泄放阀49的方法包括使门50围绕轴线160枢转或旋转和使轴线在两个或更多个单独的枢转点160之间平移，通过使轴线160在两个或更多个单独的枢转点160之间平移来开启和闭合后泄放槽口170，和通过使门50围绕轴线160旋转来开启和闭合前泄放槽口180。该方法还可包括使门50在后泄放槽口170开启且前泄放槽口180闭合的第一位置与后泄放槽口170闭合且前泄放槽口180开启的第二位置之间转移，而在转移期间没有完全闭合门50，转移可通过使门50围绕轴线160旋转且在转移期间同时使轴线160平移来完成。附图说明

[0021] 本发明的前述方面和其它特征在连同附图的以下描述中阐释，在附图中：

[0022] 图1为具有两个自由度的可变泄放阀(VBV)的飞行器涡扇燃气涡轮发动机的示例性实施例的纵向局部截面和局部示意图例示。

[0023] 图2为在图1中所示的发动机中处于闭合位置的阀的门的放大局部截面和局部示意图例示。

[0024] 图3为图2中所示的使门枢转的连杆机构的铰链和部分的透视图例示。

[0025] 图4为在相对于图2中所示的发动机中的过渡导管的向外旋转位置的由门形成的后槽口的截面视图例示。

[0026] 图4A为图2中所示的发动机中的过渡导管的过渡导管圆锥角和增压器外护罩的增压器圆锥角的截面视图例示。

[0027] 图5为在相对于图2中所示的发动机中的过渡导管的向内旋转位置的由门形成的前槽口的截面视图例示。

[0028] 图6为在图2中所示的发动机中的过渡导管中的部分向外和部分向内旋转位置中的门的截面视图例示。

[0029] 图7为用于融化由图1中所示的发动机的VBV获取的冰的加热系统的简图例示。

[0030] 图8为在图1中所示的发动机的风扇框架毂与旁通导管之间连接VBV泄放阀导管的出口和VBV排出导管的入口的柔性挡板管的简图例示。

[0031] 图9为延伸到图1中所示的发动机的风扇框架毂中的延伸的VBV排出导管的简图例示。

具体实施方式

[0032] 图1中示出了围绕发动机中心线12限定且适合地设计成安装到飞行器的翼或机身的示例性飞行器涡扇燃气涡轮发动机10。发动机10向下游串联流动连通地包括风扇14、增压器16、高压压缩机18、燃烧器20、高压涡轮(HPT)22和低压涡轮(LPT)24。核心发动机25包括由高压驱动轴23连结到高压压缩机18的HPT或高压涡轮22和燃烧器20。LPT或低压涡轮24由低压驱动轴26连结到风扇14和增压器16两者。

[0033] 存在高旁通飞行器燃气涡轮发动机，如，由Rolls Royce制造的一些，其具有多于两个的压缩机和涡轮。Rolls Royce例如具有三转轴发动机，该三转轴发动机具有三个压缩机，这三个压缩机中的各个由不同的涡轮驱动。因此，本文公开的VBV阀和门可并入到两个压缩机之间，且不限于仅在低压压缩机(如本文所述的增压器)与高压压缩机之间。

[0034] 在典型操作中，空气27由风扇14加压，且产生导送通过增压器16的内或核心空气流15，增压器16进一步加压核心空气流15。加压空气然后流至进一步加压空气的高压压缩机18。加压空气在燃烧器20中与燃料混合，以用于生成热燃烧气体28，其又向下游流过HPT 22和LPT 24。

[0035] 分流器34(其围绕在风扇14正后方的增压器16)包括尖锐的前缘32，前缘32将由风扇14加压的风扇空气27分成导送穿过增压器16的径向内流(核心空气流15)和径向外流，或旁通流17导送穿过与增压器16沿径向向外间隔开的旁通导管36。包绕风扇14和旁通导管36的风扇壳30由围绕发动机中心线12限定的环形风扇框架33支承。增压器16包括跨过增压器导管40中的增压器流路39沿径向向外和向内延伸的增压器叶片38和导叶42的交错的环形排。增压器叶片38的环形排适于连结到风扇14。增压器16位于风扇框架33的前方，且在分流器34的径向内侧。

[0036] 风扇框架33包括环形外框架壳123、风扇毂框架129，和在其间延伸的多个沿周向间隔开的导管柱134。导管柱134为翼形件形状，因为旁通空气在其中相邻的导管柱之间穿过。也称为鹅颈管的过渡导管29位于风扇毂框架129的径向内端136处，且沿轴向设置在增压器16与核心发动机25的高压压缩机18之间且与它们流体地连通。泄放排出导管58从毂框架129引出至旁通导管36。

[0037] 参看图1和2，泄放入口47(开口)设置在增压器16与高压压缩机18之间的过渡导管29的外圆锥形壁68中。可变泄放设备48用于泄放增压器16与高压压缩机18之间的核心空气流15，以防止增压器16在某些发动机操作状态下失速。可变泄放设备48包括可变泄放阀49(VBV)，其具有设置在泄放入口47中的可变泄放阀门50。VBV门50在图2中示为处于完全闭合泄放入口47的闭合位置。

[0038] VBV门50包括位于门50的上游端或前端和下游端或后端53,54处的前和后唇部51,52。VBV门50还用于在冰到达高压压缩机18之前从增压器和过渡导管29获得冰，在高压压缩机18处，冰可导致失速状态、空气流不稳定状态，且使燃烧器20中的火焰或燃烧猝熄。由标为46的箭头和点线指出的沿周向设置的多个增压器泄放路径46从风扇毂框架129中的VBV门50延伸穿过泄放排出导管58至旁通导管36。

[0039] 图3中示出了包括铲或泄放阀导管60的可变泄放阀49的示例性实施例。泄放阀导管60包括从VBV门50大体上沿径向向外延伸的沿周向间隔开的导管侧壁62，和与VBV门50沿径向间隔开的大体上沿周向延伸的导管外壁64。肋条66从VBV门50大体上沿径向向外延伸至导管外壁64，以提供对泄放阀导管60的结构支承。

[0040] 回头参看图2，VBV门50附接到连杆机构55，连杆机构55向其提供两个旋转自由度，从而允许VBV门50围绕轴线160在两个或更多个单独的枢转点处枢转或旋转，枢转点由可平移的铰链轴线160例示。VBV门50由促动器(未示出)促动，促动器相对于发动机中心线12向前和向后沿轴向平移且旋转径向内和外协调环102,104。公知的是使用促动器、协调环和用于使门定位的曲拐来操作或旋转VBV门开启和闭合。在授予Shipley等人的1972年2月1日的题为“BYPASS VALVE MECHANISM”的美国专利No.3,638,428中可找到这样的一个实例。

[0041] 连杆机构55包括联结到内曲拐114的前和后内曲拐臂120,122的前和后内连杆110,112。前内连杆110将内协调环102可操作地联结到前内曲拐臂120。后内连杆112将后内曲拐臂122可操作地连结到可变泄放阀49的径向外端128上的外球接头126的外挂钩124。连杆机构55还包括联结到外曲拐144的前和后外曲拐臂140,142的前和后外连杆130,132。前外连杆130将外协调环104可操作地联结到前外曲拐臂140。内和外曲拐 114,144围绕相对于风扇毂框架129固定的内和外曲拐轴线116,118枢转。

[0042] 参看图2和3，沿周向间隔开的第一和第二曲臂杆145,146可枢转地连接到风扇框架33的风扇毂框架129。第一和第二曲臂杆145,146中的各个包括径向内和外曲臂150,152。第一和第二曲臂杆145,146中的各个在内和外曲臂150,152之间的杆枢转点147处连接到毂凸耳148，毂凸耳148安装到风扇毂框架129。第一和第二曲臂杆145,146通过横杆154可旋转地连接到彼此，横杆154在本文中示为圆柱形的，且设置成穿过第一和第二曲臂杆145,146中的各个的各外曲臂152中的臂孔156。

[0043] VBV门50在VBV门50的后端54附近铰接到风扇框架33的风扇毂框架129。可变泄放阀49的示例性实施例包括VBV门50的后端54附近的沿周向间隔开的VBV第一和第二门铰链70,72。第一和第二门铰链70,72将VBV门50可旋转地连接或铰接到风扇毂框架129。第一和第二门铰链70,72分别包括第一和第二挂钩90,92。第一和第二门连杆94,96的径向内端93分别可旋转地连接到第一和第二挂钩90,92的挂钩凸耳98。第一和第二门连杆94,96的径向外端99分别可旋转地连接到第一和第二曲臂杆145,146的径向内曲臂150。

[0044] 圆柱形的第一和第二铰链销74,76可旋转地设置成分别穿过第一和第二门铰链70,72的第一和第二挂钩90,92的挂钩凸耳98中的线性地对准的同轴铰链孔100和第一和第二门连杆94,96的内端93。VBV门50可旋转地且可平移地连接到风扇毂框架129。圆柱形的第一和第二铰链销74,76分别延伸穿过间隔开的第一和第二铰链凸耳86,88中的第一和第二铰链槽口82,84。第一和第二铰链凸耳86,88固定地附接到风扇毂框架129。因此，铰链轴线
160穿过能够平移的第一和第二铰链销74,76，VBV门50能够围绕第一和第二铰链销74,76旋转。第一和第二铰链槽口82,84的示例性实施例为线性槽口，以便第一和第二铰链销74,76仅可线性地平移。

[0045] 后外连杆132可操作地将后外曲拐臂142联结到横杆154，以便当后外连杆132通过外曲拐144而向前和向后移动时，第一和第二曲臂杆145,146围绕相应的杆枢转点147旋转，杆枢转点147相对于风扇毂框架129固定。这使第一和第二铰链销74,76分别移动或平移穿过第一和第二铰链槽口82,84，因此平移和定位铰链轴线160和VBV门50。VBV门50因此能够操作成在VBV门50的后端54附近围绕铰链轴线160旋转进和旋转出过渡导管29，且铰链轴线160能够操作成朝向和远离过渡导管29平移。可变泄放阀49实施例的示例性实施例包括铰链轴线160，其能够操作成垂直地或沿法线朝向和远离过渡导管29平移。

[0046] 参看图4，通过促动或移动门协调环104使VBV门50平移，以开启后泄放槽口170，后泄放槽口170从过渡导管29大体上沿径向向外延伸。后泄放槽口170在位于VBV 门50的下游端或后端54处的后唇部52与过渡导管29之间延伸。VBV门50还可旋转，以便位于VBV门50的上游端或前端53处的前唇部51保持与泄放入口47密封接合。因此，VBV门50围绕前唇部51旋转到风扇毂框架129中。后泄放槽口170开启以在冰到达高压压缩机18之前从增压器和过渡导管29获得冰，在高压压缩机18处，冰可引起失速状态、空气流不稳定状态，且使燃烧器20中的火焰或燃烧猝熄。

[0047] 参看图1和4A，后泄放槽口170不是很高，且设计成从鹅颈管或过渡导管29移除冰，且可在不移除核心空气流15的情况下这样做。为了加强除冰，增压器外流路220具有增压器16的最后一些级上的如从发动机中心线12测得的相对高的半径R，且过渡导管29执行过渡导管29内的核心空气流15转向中的一些。该流动转向可由过渡导管29的外圆锥壁68实现，其具有相对于发动机中心线12的，比增压器外护罩222的增压器圆锥角A2大至少大约10度的过渡导管圆锥角A1。增压器外护罩222在通向过渡导管29的增压器出口228处包绕增压器出口导叶226(OGV)的外端224。

[0048] 在发动机的更普通的实施例中，可变泄放阀49可用在相邻的相对低压和高压的压缩机(在本文中分别由增压器16和高压压缩机18代表)之间的过渡导管29中。增压器外护罩222、增压器出口导叶226和通向过渡导管29的增压器出口228大体上分别代表低压压缩机外护罩、出口导叶和压缩机出口。

[0049] 流出增压器16的核心空气流15在路径上线性地流动，该路径与增压器出口228的外流路相切，其与增压器外护罩222大体上相同。在冰放出中，冰颗粒沿着该相同的路径或轨迹，其中大部分冰位于流路的外部中。通常，由增压器出口228的外流路设置的流动方向平行于VBV门50。具有比增压器圆锥角A2大大约10度或更多的过渡导管圆锥角A1更有助于在高速下获得放出的冰，同时使从增压器排气泄放的空气流量最小化，且从而使排出气体温度(EGT)和其它循环效果最小化。

[0050] 增压器和过渡导管中的核心空气流15保持附接到壁，且由于其圆锥角的差异而向下转入压缩机中。然而，冰颗粒具有过大的质量和惯性以致于不能进行此转向，且它们继续在它们的离开增压器的直线轨迹上。它们然后与过渡导管的外壁碰撞，且沿其滑动，直到流路再次转向进入HPC中。当后槽口在VBV门的后端处开启时，外流路中的冰或者与VBV门的底部碰撞且沿其滑动到风扇毂框架中，或者继续在其离开增压器的直线轨迹上且穿过后槽口进入风扇毂框架中。

[0051] 图5中示出了前泄放槽口180，其通过使VBV门50大体上沿径向向内延伸到过渡导管29中来开启。前泄放槽口180通过促动或移动内协调环102来开启，协调环102又使 VBV门50围绕铰链轴线160旋转。内协调环102旋转内曲拐114和其内曲拐臂122，其继而又使可操作地联结到VBV门50的径向外端128的后内连杆112移动。前泄放槽口180在位于VBV门50的上游端或前端53处的前唇部51与过渡导管29之间延伸。因此，VBV门50旋转远离风扇毂框架
129，且沿径向旋转到过渡导管29中，且大体上围绕后唇部52旋转。在低发动机速度(如地面和空中怠速)下，VBV门50如以下图5所示地旋转到过渡导管29中的核心空气流15中，因此在这些飞行状态下将泄放空气19泄放出核心空气流15。放出的泄放空气19流过VBV门50，穿过泄放阀导管60、穿过泄放排出导管58且流到旁通导管36。

[0052] 当发动机从低速到高速时，VBV门50从后泄放槽口170开启且前泄放槽口180闭合的图4中所示的冰获得位置转移至后泄放槽口170闭合且前泄放槽口180开启的图5中所述的核心泄放位置。在发动机达到稳定功率状态之后，VBV门50置于如图2中所示的完全闭合位置。当发动机从低速到高速时，VBV门50从后泄放槽口170闭合且前泄放槽口180开启的图5中所述的核心泄放位置转移至后泄放槽口170开启且前泄放槽口180闭合的图4中所示的冰获得位置。

[0053] 在此过渡期间，期望在全部时间期间将空气从过渡导管29中的核心空气流15放出。因此，VBV门50在冰获得和核心泄放位置之间过渡期间不会去到图2中所示的完全闭合位置。当在过渡中时，泄放空气19经由前唇部51处的前泄放槽口180、VBV门50的上游端或前端53，且穿过VBV门50的下游端或后端54处的后唇部52处的后泄放槽口170泄放到风扇毂框架129中。在此过渡期间，VBV门50围绕轴线160旋转，且轴线160同时平移。图6中示出了该过渡的实例，其中后和前泄放槽口170,180两者处于开启位置。

[0054] 图7中示出了可变泄放设备48的示例性实施例，其包括加热系统200，加热系统200用于熔化从过渡导管29中的核心空气流15获得的冰。加热系统200包括加热器202，其在本文中示为风扇毂框架129的径向内和轴向后区段208中的冰收集隔间204中的加热管路或管206。从隔间204到后泄放槽口170的开口210当后泄放槽口170开启且VBV门50的后唇部52相对于隔间204的隔间壁216密封时露出。这允许冰212从增压器和过渡导管29获得到隔间204中，且很少的(如果有)核心空气流15从过渡导管29移除。隔间204中的冰212融化且流过过渡导管29的外圆锥形壁68(其界定隔间204的径向内端218)中的滴水孔214，且排放到过渡导管29中的核心空气流15中。

[0055] 图8中示出了柔性挡板或波纹管230，其将VBV门50的后端54处的泄放阀导管60的出口232连接到毂框架129上的毂框架出口234。泄放排出导管58从毂框架出口234延伸至旁通导管36。在前泄放槽口180通过旋转VBV门50而开启时从核心空气流15放出且流过前泄放槽口180的泄放空气19完全由挡板管230引导，且有效地去往泄放排出导管58。挡板管230还隔离已夹带在泄放空气19中且通过前泄放槽口180从核心空气流15获得的冰。

[0056] 图9中示出了泄放排出导管58的VBV排出导管延伸部240。排出导管延伸部240从泄放排出导管58向前延伸到毂框架129中，且相对于VBV门50上的泄放阀导管60密封。排出导管延伸部240上的柔性排出导管密封件242与泄放阀导管60上的柔性阀导管密封件244密封。在前泄放槽口180通过旋转VBV门50而开启时从核心空气流15放出且流过前泄放槽口180的泄放空气19完全由排出导管延伸部240引导，且有效地去往风扇毂框架129与旁通导管36之间的泄放排出导管58。排出导管延伸部240还隔离已夹带在泄放空气19中且通过前泄放槽口180从核心空气流15获得的冰。

[0057] 已经以例示的方式示出了本发明。应理解的是，已使用的用语旨在为描述而非限制的词语性质。尽管本文已经描述了认作是本发明的优选且示例性的实施例的内容，但根据本文的教导，本发明的其它改型将对于本领域的技术人员是清楚的，且因此，期望在所附权利要求中保护落入本发明的真实精神和范围内的所有此类改型。

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