CN1013982B - 带有冷却空气转换器的燃气喷管 - Google Patents
带有冷却空气转换器的燃气喷管Info
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Abstract
一种带有冷却空气换向器的燃气喷管，该换向器当前推工况时引导冷却空气通向换向器导板隔离阀，而当反推工况时，则引导冷却空气通向管道，该管道构成换向器导板进入通道的一部分。该换向器包括一个可回转运动的臂组件，它带有可独立绕第一共用枢轴运动的内挡板和外挡板，和一个可绕固定在内挡板外端的第二枢轴回转的浮动挡板。该挡板的运动和定位取决于同随推力方向改变而动作的隔离阀的接触情况。
Description
本发明涉及一种用于燃气轮机的燃气喷管，特别是涉及随着喷管构形的改变在交替变化的各喷口部件之间导入冷却空气的装置。
二维收敛/发散可变化面积的燃气喷管是与换向器导板系统相结合工作的，这种换向器导板系统包括若干个用于优化垂直起落飞机和短距起落飞机的发动机工作状态的可动的导板。为了提高组合在特定的喷管组件中的各种元件的使用寿命，通常是将冷空气导入那些与热燃气相接触的部件的内部的。该冷却空气来自发动机的压缩机部分并导向需要冷却的元件。其结果是所需要的冷却空气的量对发动机的效率产生影响。为了优化发动机的工况，采用了可变流量或者开/关式流量控制器，这些控制器根据喷管构形的变化来减少或增加冷却空气的流量。例如授于扬等人（Young，et al）的美国专利4，098，076号中公开了一种用于二维燃气喷管的冷却空气控制系统，该系统包括几个与控制机构相结合的阀。自然，冷却系统越复杂，对喷管组件所增加的重量就越大。
二维收敛/发散矢量喷管通常是带有换向器导板系统，该系统当喷管处于前推构形时，通过一个隔离阀将气流隔离开。由于隔离阀与燃气流相接触，采用冷却以便延长其使用寿命。当处于由前推转换到反推的过渡状态时，隔离阀退回，提供了到换向器导板系统的入口，使燃气流进入一个换向器导板入口通道。结果，当处于反推工况时，冷却空气就更加适当地导向换向器导板入口通道的侧壁。因为是换向器导板系统需要冷却空气，而不是隔离阀需要冷却空气，换向器装置可以用来在前推工况时引导冷却气流从隔离阀出来，而在反推工况时导向换向器导板系
统。这种换向器装置必须能够提供最大冷却效率和优化发动机的工况，而同时降低喷管的复杂性和重量。
本发明的目的在于提供一种改进的燃气喷管，它具有一个简单的装置用于根据喷管的构形将冷却空气流从一个第一喷管元件转换到一个第二喷管元件。
按照本发明，一种用于飞机的燃气轮机的燃气喷管包括一个容纳冷却空气的供给导管，该供给导管含有一个第一静止密封件和一个相对的第二静止密封件，一个随着推力改变方向而可活动的第一元件，在该元件中有一个冷却空气通道，一个将供给导管与第二元件连通的管道装置，它用于根据需要引导冷却空气通向第二元件，和一个换向器，它用于根据上述第一元件的位置情况有选择地引导冷却空气通向第一元件或第二元件。
在本发明的一个实施例中，该换向器带有一个可回转运动的臂，该回转臂具有一个外挡板，一个内挡板和一个以枢轴安装并位于内，外挡板之间的浮动挡板。该内，外挡板可以分别独立地绕一个共用的枢轴回转，而该浮动挡板可绕一个固定在内挡板的一个向外的端部上的第二枢轴进行回转。该内挡板上还带有一个通过外挡板上的耳片通入孔伸出的耳片。该耳片与第一元件相啮合，用于推动该内挡板与第一密封件相接触。该外挡板根据与第一元件的接触情况，同样可动地与第二密封件脱离接触。该浮动挡板可滑动地与外挡板相啮合以防止冷却空气当挡板运动时通过耳片通入孔泄漏。
图1表示本发明的换向器阀，该阀用于在前推工况时将冷却空气转换至一个可动的元件。
图2表示换向器阀处于由前推工况向反推工况过渡。
图3表示换向器阀处于反推工况。
为了示范说明，以一个一般可在以燃气轮机为动力的飞机中找到
的二维燃气喷管进行论述。这种喷管包括有静止的矩形侧壁，在侧壁之间装有相对着设置的可动的矩形挡板。虽然各种致动机构和其它结构也都包括在喷咀内，为了简化起见，非关键性的构件将不在此进行详细论述。概括地说，用于以燃气轮为动力的飞机的燃气喷管包括可动的和静止的元件，这些元件不时地与排出的热气流相接触，为使其有效地工作，需要进行冷却。
参看图1，燃气喷管（未显示）包括一个冷却空气供给导管1，冷却空气2通过该导管流过。一般来说，该冷却空气是由燃气轮机的压缩机导入的，压缩机提供备好的较冷的压缩空气。导管1基本上为矩形，并具有一个带有限定一个外静止密封件的肩部4的外侧壁3和一个内侧壁5。在内侧壁5上安装有一个内静止密封件6，它带有一个弹性阻尼器7用于防止震动引起密封件颤动。一个设置在导管1中的气流换向器8将冷却空气2有选择地引导至第一喷管元件9或管道10，用于冷却一个第二喷管元件通道17的壁。为了描述的目的，该第一元件9包括一个隔离阀，该阀包括一个带导向鼻12的曲面侧壁11和一个带向外的密封端14的弧形侧壁13。一个冷却通道15引导冷却空气通过该隔离阀9。当处于前推工况时，热燃气流16流过导管外侧壁3和隔离阀弧形侧壁13。该隔离阀防止热燃气流进入换向器导板或第二喷管元件通道17。
再参看图1，该换向器8包括一个臂组件18，该组件可以绕一个第一枢轴19回转，该枢轴通过一个基板20固定在进入通道侧壁21上。为了描述目的，该侧壁21形成管道10的一部分，为热气流和冷气流提供一个分界。该臂组件18包括一个基本为矩形的内挡板22，一个基本为矩形的外挡板23和一个绕第二枢轴25回转的浮动挡板24。该内挡板22和外挡板23都可以独立地绕枢轴19进行回转，由此可以有选择地与内静止密封件6或肩部4相接触。一个耳片26固定地安装在内挡板22上并通过一个在外挡板23上的进入孔27伸出，同曲面侧壁11相啮合。尽管所描述的只是一
个耳片，熟悉本专业技术领域的技术人员应当理解，也可以采用若干个耳片。
参看图1，图2和图3，显示出冷却空气换向器一个实施例的典型的工作顺序。参看图1，图中显示出冷却空气进入冷却空气导管1。在处于通常的前推工作状态时，换向器导板系统通过隔离阀9与热燃气流16隔离开。结果，冷却空气被转换进隔离阀冷却通道15以防止热疲劳并延长其工作寿命。当隔离阀处于阻塞位置时，向外密封端14就与肩部4相密封地啮合。导向鼻12与外挡板23相啮合，使冷却空气得以进入通道15。向外密封端14与肩部4相啮合以防止热燃气进入冷却通道15。与此同时，曲面侧壁11与耳片26相啮合以推动内挡板22与静止密封件6相密封啮合，堵住冷气流进入管道10的通路。冷却空气因此就通过换向器8导入冷却通道15，而管道10就可靠地密封住。
参看图2，该图显示处在推力工况转换的过渡阶段的换向器。当燃气喷管的构形已改变以实现换向器的启动，隔离阀9开始退回，将导向鼻12缩回。然后外挡板23相应地趋近肩部4，以减少冷却气流通向通道15。但是，仍然与曲面侧壁11相啮合的耳片26阻止内挡板22与内静止密封件6脱离啮合。当外挡板23退回，浮动挡板24绕枢轴25回转而且可滑动地与外挡板23相啮合，将内外挡板之间的间隙密封住，并藉此防止冷却空气通过耳片进入孔27泄溢出去。为了描述的目的，当处于工作状态过渡期间，允许一部分冷却空气逸入燃气流中。
参看图3，所显示的喷管是处于反向推力构形。隔离阀完全与转换器8脱离接合，外挡板23与肩部4相啮合，堵住空气流流过。同样地，隔离阀缩回，耳片26与曲面侧壁11脱离啮合，内挡板22得以与内静止密封件6脱离啮合，而浮动挡板24压紧外挡板23。藉此，冷却空气就被转换至通入管道10。应当指出，冷却空气对内，外和浮动挡板提供了足够的压力载荷以防止阀的颤振或漏气，并且当由反推向前推工作状态往复转
换时，上述程序反转，使换向器有选择地将冷却空气由管道10导向隔离阀冷却通道15。
本发明的换向器为冷却空气的流向提供了一种简单，可靠的控制，它能根据喷管的构形变化自动地作出反应，而不需要附加启动装置。在不增加喷管重量和喷管复杂性的条件下获得最佳冷却效率。虽然本发明只描述了用于使冷却气流在管道和隔离阀之间有选择地交互变换的换向器，熟悉本专业技术的人员能够理解这样一种换向器可以安置在燃气喷管的其它部位上，以便根据喷管构形的变化在不时受热的构件之间有选择地转换冷却空气的流向。
应当理解，本发明并不局限于这里所显示和描述的特定的实施例，在不背离下述权利要求书所界定的本发明构思的精神和范围的情况下可以作出各种变化和修改。
Claims (2)
1、一种用于飞机上的燃气轮机的燃气喷管，该喷管包括一个用于容纳冷却空气的供给导管(1)，该供给导管(1)带有一个第一静止密封件(6)和一个相对的第二静止密封件(4)；一个随着推力方向改变而可动的第一喷管元件(9)，它在其中带有一个冷却空气通道(15)，一个第二喷管元件具有管道装置(10)将其与上述导管(1)相连通，用于根据需要引导冷却空气通向管道装置(10)，和一个换向器装置(8)，用于根据上述第一喷管元件(9)的位置变化有选择地引导冷却空气通向上述第一喷管元件(9)或上述管道装置(10)，该换向器装置(8)包括：一个可绕着枢轴回转运动的臂组件(18)，该组件带有一个外挡板(23)，一个内挡板(22)和一个设置在内，外挡板之间可以绕枢轴回转安装着的浮动挡板(24)，上述内挡板(22)和外挡板(23)可独立地绕着一个共用枢轴(19)进行回转，而上述浮动挡板(24)可绕着一个固紧在内挡板(22)向外的端部上的一个第二枢轴(25)进行回转，上述内挡板(22)上带在一个耳片(26)，该耳片通过一个设在外挡板(23)上的耳片进入孔(27)伸出，上述耳片(26)可与上述第一喷管元件(9)相接触，用于推动内挡板(22)与上述第一密封件(6)相啮合，上述外挡板(23)根据与第一喷管元件(9)的接触情况可动地与上述第二密封件(4)脱离啮合，上述浮动挡板(24)可与外挡板(23)可滑动脱离啮合，以便当上述挡板(22，23，24)运动时防止冷却空气通过上述耳片进入孔(27)泄漏出去。
2、如权利要求1所述的燃气喷管，其特征在于，其中所述第一喷管元件（9）包括一个换向器隔离阀（9）。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C13 | Decision | ||
| GR02 | Examined patent application | ||
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| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |