专利汇可以提供燃气涡轮发动机冷却系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且供应至旋转 流体 圈闭(42)的 燃料 (12)在邻近 转子 (24)的第一侧(48)的第一空腔(46)内被以离心方式 加速 ,然后被引导通过多个第一通道(66),第一通道(66)延伸通过 叶片 (26)之间且接近叶片(26)的转子(24),且成形为至少部分符合叶片(26)的形状。第二通道(100)在叶片(26)内从第一通道(66)延伸,并终止在接近叶片(26)的尖端(112)的相关空腔(110)内。第一通道(66)中的相对较冷燃料(12.2)与第二通道(100)中的相对较热燃料(12.3)以热虹吸的方式进行交换,以冷却叶片(26)。加热的燃料(12.3)流入邻近于转子(24)的第二侧(72)的第二空腔(74)内,并且被从参考 旋转 框架 通过第二旋转流体圈闭(96)而直接排入 燃烧室 (16)内。分离的燃料分配回路(130)用于启动和预热。,下面是燃气涡轮发动机冷却系统和方法专利的具体信息内容。
1.一种冷却燃气涡轮发动机的方法,包括以下步骤:
a.供应燃料至燃气涡轮发动机的可旋转部分,其中所述可旋转部 分包括转子和运转地联接至所述转子或者所述转子的一部分的至少一 个叶片;
b.利用供应至所述可旋转部分的所述燃料,冷却所述转子和至少 一个所述叶片中的至少一个,其中,对于供应至所述至少一个所述叶 片的所述燃料,所述至少一个所述叶片相对于燃气涡轮发动机的燃烧 室关闭;和
c.将所述燃料从所述可旋转部分直接排入燃气涡轮发动机的燃烧 室内。
2.如权利要求1所述的冷却燃气涡轮发动机的方法,其中,所述 可旋转部分包括旋转流体圈闭,所述燃料被供应至所述旋转流体圈闭 的进口,并且所述旋转流体圈闭的出口与所述转子流体连通。
3.如权利要求1所述的冷却燃气涡轮发动机的方法,其中,用于 冷却的操作包括:使所述燃料沿位于所述转子的第一侧和所述转子的 第二侧之间的至少一个第一流动路径流动。
4.如权利要求3所述的冷却燃气涡轮发动机的方法,其中,用于 冷却的所述操作还包括:使所述至少一个第一流动路径和至少一个第 二流动路径之间的燃料热虹吸交换,其中所述至少一个第二流动路径 在所述至少一个所述叶片内延伸,以便热量从所述至少一个所述叶片 传递至所述燃料,由此所述热虹吸交换响应于由所述可旋转部分的旋 转所产生的离心加速度场,并且所述热虹吸交换还响应于所述燃料的 响应于其温度的密度上的变化。
5.如权利要求4所述的冷却燃气涡轮发动机的方法,其中,所述 至少一个第一流动路径的形状适合于至少部分地符合所述至少一个所 述叶片的轮廓,所述至少一个第二流动路径在方向上基本上为直线性 的,并且所述至少一个第一流动路径的所述形状使得所述至少一个第 二流动路径与所述至少一个第一流动路径相交。
6.如权利要求4所述的冷却燃气涡轮发动机的方法,其中,用于 冷却的所述操作还包括以下步骤:
a.在至少一个所述叶片内提供多个所述第二流动路径,和
b.使所述多个所述第二流动路径在所述第二流动路径的第二端附 近彼此连通,所述第二端在与所述至少一个第一流动路径连通的第一 端的远端侧。
7.如权利要求3所述的冷却燃气涡轮发动机的方法,其中,排出 所述燃料的操作包括:使所述转子的所述第二侧外的所述燃料从所述 第一流动路径流动至所述第一流动路径的径向向内的排出位置。
8.如权利要求4所述的冷却燃气涡轮发动机的方法,其中,排出 所述燃料的所述操作:包括使所述转子的所述第二侧外的所述燃料从 所述第一流动路径流动至所述第一流动路径的径向向内的排出位置。
9.如权利要求1所述的冷却燃气涡轮发动机的方法,其中,所述 燃料从运转地联接至所述可旋转部分的轴部的旋转喷射器被排入所述 燃烧室内。
10.如权利要求1所述的冷却燃气涡轮发动机的方法,其中,所述 燃料从运转地联接至邻近所述转子的空腔的旋转喷射器被排入所述燃 烧室内,并且所述空腔接收从所述转子的、由于冷却操作而被加热的 所述燃料。
11.一种用于冷却燃气涡轮发动机的方法,包括以下步骤:
a.使流体从所述燃气涡轮发动机的转子的第一侧沿至少一个第一 流动路径流动至所述转子的第二侧;和
b.使所述流体在至少一个第二流动路径内进行热虹吸流动,其中 所述至少一个第二流动路径与所述至少一个第一流动路径流体连通, 所述至少一个第二流动路径与运转地联接至所述转子或者所述转子的 一部分的至少一个叶片热连通;并且所述至少一个第一流动路径适合 于使得所述流体能够沿其流动,而不必需沿所述至少一个第二流动路 径流动。
12.如权利要求11所述的冷却燃气涡轮发动机的方法,其中,所 述至少一个第二流动路径在所述至少一个所述叶片内延伸。
13.如权利要求11所述的冷却燃气涡轮发动机的方法,其中,所 述至少一个第一流动路径的形状适合于至少部分地符合所述至少一个 所述叶片的轮廓,所述至少一个第二流动路径在方向上基本上为直线 性的,并且所述至少一个第一流动路径的所述形状使得所述至少一个 第二流动路径与所述至少一个第一流动路径相交。
14.如权利要求11所述的冷却燃气涡轮发动机的方法,其中,所 述至少一个第二流动路径在至少一个所述叶片内包括多个所述第二流 动路径,还包括:使所述多个所述第二流动路径在所述第二流动路径 的第二端附近彼此连通,第二端在与所述至少一个第一流动路径连通 的第一端的远端侧。
15.如权利要求11所述的冷却燃气涡轮发动机的方法,其中,所 述至少一个第一流动路径包括多个第一流动路径,并且所述多个第一 流动路径中的至少一个不与所述至少一个第二流动路径流体连通。
16.一种操作燃气涡轮发动机的方法,包括以下步骤:
a.旋转燃气涡轮发动机的转子;
b.将燃料的至少第一部分供应至燃气涡轮发动机的所述转子的第 一侧上的第一空腔,其中所述第一空腔与所述转子一起旋转;
c.使供应至所述第一空腔的所述燃料与所述第一空腔一起旋转, 由此所述燃料的旋转产生作用所述第一空腔中的所述燃料上的离心加 速度;
d.使所述燃料通过位于所述转子的第一侧上的第一开口流入第一 流动路径内;
e.使所述燃料从所述第一流动路径流入第二流动路径,其中所述 第二流动路径延伸至运转地联接至所述转子或者所述转子的一部分的 叶片内,并且使所述燃料流入所述第一流动路径的操作和使所述燃料 从所述第一流动路径流入所述第二流动路径的操作响应于所述离心加 速度;
f.将热量从所述叶片传递至位于所述第一流动路径或所述第二流 动路径中的所述流体,以便在其中产生相对较热的流体;
g.通过热虹吸过程,使所述相对较热的流体从所述第二流动路径 流动至所述第一流动路径,由此所述相对较热的流体由相对较不热的 流体替代;
h.使所述相对较热的流体从所述第一流动路径通过所述转子的第 二侧上的第二开口流动至所述转子的所述第二侧上的第二空腔;
i.使所述相对较热的流体从所述第二空腔流动至与所述燃气涡轮 发动机的燃烧室运转地相关联的孔口;和
j.将所述加热的流体从所述孔口排入所述燃烧室内。
17.如权利要求16所述的操作燃气涡轮发动机的方法,其中,将 燃料供应至所述第一空腔的所述操作包括以下步骤:
a.将所述燃料从第一孔口排出至第一旋转流体圈闭的进口;和
b.将所述燃料从所述第一旋转流体圈闭的出口排入所述第一空 腔,其中所述第一旋转流体圈闭适合于与所述转子一起旋转;并且所 述第一旋转流体圈闭用于将所述进口处的压力和所述出口处的压力隔 离开。
18.如权利要求16所述的操作燃气涡轮发动机的方法,其中,所 述第一流动路径和第二流动路径适合于使得所述相对较热流体处于超 临界状态。
19.如权利要求16所述的操作燃气涡轮发动机的方法,其中,排 出所述加热的流体的所述操作包括:通过第二旋转流体圈闭排出所述 加热的流体,并且所述第二旋转流体圈闭用于将所述加热的流体的压 力和所述燃烧室的压力隔离开。
20.如权利要求16所述的操作燃气涡轮发动机的方法,还包括: 将所述燃料的第二部分在一条独立的流动路径上供应至所述燃烧室。
21.如权利要求20所述的操作燃气涡轮发动机的方法,还包括: 控制所述燃料的所述第一部分,以便当所述涡轮发动机对于使所述第 一流动路径内的所述燃料蒸发来说不够热时,抑制所述燃料的所述第 一部分流动。
22.如权利要求20所述的操作燃气涡轮发动机的方法,其中,所 述燃料的所述第二部分适合于足以至少维持燃气涡轮发动机的空转运 行状态,并且所述燃料的所述第一部分适合于将所述燃料的剩余部分 提供至燃气涡轮发动机。
23.一种燃气涡轮发动机,包括:
a.转子;
b.位于所述转子的第一侧上的第一空腔,其中所述第一空腔适合 于从燃料源接收燃料,并且所述第一空腔形成在所述转子的所述第一 侧和第一边界面之间;
c.位于所述转子的第二侧上的第二空腔,其中所述第二空腔形成 在所述转子的所述第二侧和第二边界面之间;并且所述第一边界面和 第二边界面适合于与所述转子一起旋转;
d.与所述第一空腔和所述第二空腔都流体连通的至少一个通道, 其中所述至少一个通道延伸至运转地联接至所述转子或者所述转子的 一部分的至少一个叶片内,以便将热量从所述至少一个叶片传递至所 述至少一个通道中的所述燃料;和
e.与所述第二空腔流体连通的至少一个第一排出孔口,其中所述 至少一个第一排出孔口适合于与所述转子一起旋转,所述第一排出孔 口适合于将燃料直接排入所述燃烧室内;并且从所述第一排出孔口排 出的燃料从所述第二空腔被供应至所述第一排出孔口。
24.如权利要求23所述的燃气涡轮发动机,还包括运行地联接至 所述第一空腔的第一旋转流体圈闭,其中所述第一旋转流体圈闭适合 于从所述燃料源接收燃料,并且所述第一空腔适合于从所述第一旋转 流体圈闭接收燃料。
25.如权利要求23所述的燃气涡轮发动机,还包括与所述第一旋 转流体圈闭的进口邻近且与其分离开的至少一个相对固定的孔口,其 中,当所述第一旋转流体圈闭在燃气涡轮发动机的工作期间旋转时, 来自所述燃料源的所述燃料从所述至少一个相对固定的孔口排出,且 由所述第一旋转流体圈闭的所述进口捕获。
26.如权利要求23所述的燃气涡轮发动机,其中,所述第一边界 面沿第一周边被密封至所述转子上,第一周边围绕位于所述转子的所 述第一侧上的所述至少一个第一通道的每一个开口;并且所述第二边 界面沿第二周边被密封至所述转子上,第二周边围绕位于所述转子的 所述第二侧上的所述至少一个第一通道的每一个开口。
27.如权利要求23所述的燃气涡轮发动机,其中,所述至少一个 通道包括:
a.在所述第一空腔和所述第二空腔之间延伸的至少一个第一通 道;和
b.从所述第一通道延伸至运转地联接至所述转子或者所述转子的 一部分的至少一个叶片内的至少一个第二通道。
28.如权利要求27所述的燃气涡轮发动机,其中,所述至少一个 第一通道的形状适合于至少部分地符合所述至少一个所述叶片的轮 廓,并且所述至少一个第二通道基本上是直线性的,且所述至少一个 第二通道适合于与所述至少一个第一通道相交。
29.如权利要求28所述的燃气涡轮发动机,其中,所述至少一个 第二通道包括在至少一个所述叶片内的多个第二通道,所述至少一个 所述叶片包括与所述多个所述第二通道在所述多个第二通道的第二端 处流体连通的第三空腔,并且其中所述多个第二通道的第一端运转地 联接至所述至少一个第一通道。
30.如权利要求29所述的燃气涡轮发动机,其中,所述第三空腔 接近所述至少一个所述叶片的尖端。
31.如权利要求23所述的燃气涡轮发动机,其中,所述至少一个 第一排出孔口运转地联接至轴或者轴的一部分,该轴运转地联接至所 述转子。
32.如权利要求23所述的燃气涡轮发动机,其中,所述至少一个 第一排出孔口运转地联接至所述第二边界面或者所述第二边界面的一 部分。
33.如权利要求23所述的燃气涡轮发动机,其中,所述至少一个 第一排出孔口运转地联接至第二旋转流体圈闭或者第二旋转流体圈闭 的一部分。
34.一种燃气涡轮发动机的装有叶片的转子,包括:
a.转子;
b.运转地联接至所述转子或者所述转子的一部分的至少一个叶 片;
c.在所述转子的第一侧上的至少一个第一开口;
d.在所述转子的第二侧上的至少一个第二开口,其中所述第二侧 与所述第一侧相对;
e.至少一个第一通道,其中所述第一通道位于所述转子中,且使 得至少一个所述第一开口和至少一个所述第二开口之间流体连通;和
f.至少一个第二通道,其中所述至少一个第二通道位于至少一个 所述叶片中,所述至少一个所述第二通道的一端与至少一个所述第一 通道流体连通,并且所述至少一个所述第二通道的另一端位于所述至 少一个所述叶片内,所述至少一个第一通道适合于使得流体能够在所 述至少一个所述第一开口和所述至少一个所述第二开口之间流动,而 不必需在所述至少一个所述第二通道中流动,所述至少一个第二通道 适合于将热量从所述至少一个所述叶片传递至位于所述至少一个第二 通道中的流体,并且当所述转子运行时,所述至少一个第二通道适合 于使所述流体在其内进行热虹吸流动。
35.如权利要求34所述的燃气涡轮发动机的装有叶片的转子,其 中,所述至少一个第一开口包括多个第一开口,所述至少一个第二开 口包括多个第二开口,所述至少一个第一通道包括多个第一通道,并 且每个所述第一开口都通过一个相应的所述第一通道而仅运转地联接 至一个相应的所述第二开口。
36.如权利要求34所述的燃气涡轮发动机的装有叶片的转子,其 中,每个所述第二通道都仅与一个所述第一通道相关联。
37.如权利要求34所述的燃气涡轮发动机的装有叶片的转子,其 中,所述至少一个第一通道的形状适合于至少部分地符合所述至少一 个所述叶片的轮廓,所述至少一个第二通道基本上是直线性的,并且 所述至少一个第二通道适合于与所述至少一个第一通道相交。
38.如权利要求37所述的燃气涡轮发动机的装有叶片的转子,其 中,所述至少一个第二通道包括位于至少一个所述叶片内的多个第二 通道,所述至少一个所述叶片包括与所述多个所述第二通道在所述多 个第二通道的第二端处流体连通的空腔,并且所述多个第二通道的第 一端运转地联接至所述至少一个第一通道,其中所述第二端为所述第 一端的远端侧。
39.如权利要求38所述的燃气涡轮发动机的装有叶片的转子,其 中,所述空腔接近所述至少一个所述叶片的尖端。
在附图中:
图1表示结合了冷却涡轮转子和其相关叶片的系统的燃气涡轮发 动机的剖视图;
图2表示装有叶片的转子的一部分的等距视图和其相关的不连续 的剖视图;
图3表示图1所示的燃气涡轮发动机的装有叶片的转子内的燃料压 力和径向位置之间的关系的图表;
图5表示装有叶片的转子的一部分和其中的相关热虹吸过程的剖 视图;和
图6表示结合了冷却涡轮转子和其相关叶片的系统的另一实施例 的燃气涡轮发动机的剖视图。
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