CN105164377A - 用于洗涤涡轮机进气壳体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种涡轮机进气壳体(10)，其包括内环形壁(12)和外环形壁(14)以及至少两个清洁剂喷射喷嘴，内环形壁(12)和外环形壁(14)限定空气通路(16)，其中第一喷嘴(18)朝向外壁(14)而第二喷嘴(20)朝向内壁(12)。

Description

用于洗涤涡轮机进气壳体的装置

技术领域

本发明涉及用于涡轮机的进气壳体，并且更特定而言，涉及具有用于喷射清洁剂的喷嘴的进气壳体。本发明还提供一种包括这样的进气壳体的涡轮机。

术语“涡轮机”涵盖产生原动力的所有燃气涡轮装置，特别地包括：燃气涡轮反作用式发动机，其通过对高速喷射热气体做出反作用而提供推力以用于推进；以及，涡轮轴发动机，其中，通过旋转驱动轴来递送原动力。举例而言，涡轮轴发动机用作直升飞机、轮船、火车的发动机或者实际上用作工业动力设施。涡轮螺旋桨发动机(驱动螺旋桨的涡轮轴发动机)也构成用作航空发动机的涡轮轴发动机。

背景技术

已知一种涡轮机进气壳体，其包括内环形壁和外环形壁以及用于喷射清洁剂的至少两个喷嘴，内环形壁和外环形壁限定空气通路。然而，在特定条件下，通过使用这些喷嘴实现的清洁并不令人满意并且变得需要执行人工清洁。这种人工行为是昂贵的并且较难的。

发明内容

本发明的目的在于至少基本上补救上文所提到的缺陷。

本发明通过提出一种涡轮机进气壳体而实现了这个目的，涡轮机进气壳体具有内环形壁和外环形壁以及至少两个清洁剂喷射喷嘴(在所述壳体中)，内环形壁和外环形壁限定空气通路，其中(即，至少一个)第一喷嘴朝向外壁，而(即，至少一个)第二喷嘴朝向内壁。

应了解涡轮机进气壳体(在下文中被称作“壳体”)具有一个或多个第一喷嘴、一个或多个第二喷嘴和可能一个或多个其它喷嘴，例如一个或多个第三喷嘴、第四喷嘴等。

在下文中并且除非规定为相反情况，术语“第一喷嘴”如果仅存在一个则表示该唯一的喷嘴，或者如果存在多于一个，则表示所有的第一喷嘴。同样，术语“第二喷嘴”如果仅存在一个，则表示该唯一的第二喷嘴，或者如果存在多于一个，则表示所有第二喷嘴。这同样适用于第三喷嘴、第四喷嘴等。

自然地，第一喷嘴不同于第二喷嘴。更一般而言，第一喷嘴和第二喷嘴与第三喷嘴、第四喷嘴等不同。

第一喷嘴在内环形壁中，而第二喷嘴在外环形壁中，或反之亦然。在一变型中，第一喷嘴和第二喷嘴都在相同壁中，即内环形壁或外环形壁中。

喷嘴可以直接形成于壳体中，例如在内环形壁或外环形壁的厚度中。例如，喷嘴可以包括穿过所述壁的相应孔，可以通过常规的钻孔或电腐蚀方法来做出相应孔。在一变型中，由不同于壳体但固定到壳体上的部件来形成喷嘴。自然地，某些喷嘴可以直接形成于壳体中，而其它喷嘴可以由不同于壳体的部件形成。

还应了解内环形壁，也被称作“内壁”，是限定进气壳体的环形壁的空气管，其至少在壳体的轴向的部分上，在径向更靠近壳体轴线布置。相反，外环形壁，也被称作“外壁”是限定壳体的环形壁的空气管，其限定至少在壳体的轴向部分上离壳体轴线在径向更远的空气通路。

一般而言，径向方向是垂直于壳体轴线(或轴向方向)的方向。方位方向对应于描述绕轴向方向的环的方向。轴向方向、径向方向和方位方向分别对应于在圆柱形坐标系中的高度、半径和角度所限定的方向。

第一喷嘴朝向外壁，外壁从空气动力学观点而言更加敏感，而第二喷嘴朝向内壁。这确保了限定壳体壁的两个主要空气管直接接收清洁剂以对它们进行清洁。而且，优选地，清洁剂在大约3巴至10巴(即，0.3兆帕(MPa)至1.0MPa)的范围的压力下喷射。因此，撞击环形壁的清洁剂在冲击到进给涡轮机的空气内之后扩散。因此，在冲击壳体壁之后，清洁剂在整个壳体内扩散，并且然后向下游引入到涡轮机内。因此，进气壳体的所有区以及限定穿过涡轮机的空气流动路径的壁，包括不同于进入口的区，接收清洁剂并且因此被清洁，并且这以均匀的方式进行。清洁剂的这种均匀分布特别地用于改进每种清洁操作的效果，并且因此减少清洁剂的消耗。

自然地，喷嘴可以是集中射流型或者扩散型或喷雾器型。这使得能根据壁上的冲击区的形状来调适射流并且也调适射流对于壁的冲击动力。在一变型中，第一喷嘴和第二喷嘴是集中射流型喷嘴。在另一变型中，第一喷嘴和第二喷嘴是集中射流型喷嘴，而第三喷嘴是扩散射流型。

当进气壳体具有多个第一喷嘴时，第一喷嘴有利地布置于共同轴向平面(即，垂直于进气壳体的轴向方向的平面)中。同样，当进气壳体具有多个第二喷嘴时，第二喷嘴有利地布置于共同轴向平面(不同于第一喷嘴的轴向平面)中。这确保了所有第一喷嘴和所有第二喷嘴分别对于它们所产生的射流冲击的壁具有相同影响。

一般而言，在本发明的意义中，喷嘴在壳体内的位置是由所述喷嘴的出口孔口的几何中心的位置给出。喷嘴中每一个的孔口具有圆形、椭圆或长圆形的总体形状，然而，其可以自然地具有任何其它形状。自然地，某些喷嘴可能具有一种总体形状的孔口，而其它喷嘴具有不同总体形状的孔口(在大小和/或几何形状方面)。

当进气壳体具有多个第一喷嘴时，第一喷嘴在方位上有利地有规律地分布。同样，当进气壳体具有多个第二喷嘴时，第二喷嘴在方位上有利地有规律地分布。在方位上有规律地分布特别地用于改进清洁均匀性。

在一变型中，存在与第二喷嘴一样多的第一喷嘴。在另一变型中，为了获得清洁剂在冲击表面上尽可能均匀的分布，第一喷嘴和第二喷嘴的数量与冲击壁的表面积成比例。换言之，冲击壁的单位面积的喷嘴数量(或者喷嘴密度)对于第一喷嘴和第二喷嘴而言相同。在此变型中，因此如果冲击壁的面积不同，第一喷嘴的总数因此可以不同于第二喷嘴的总数。

有利地，进气壳体具有至少一组喷嘴，至少一组喷嘴包括朝向外壁的第一喷嘴和朝向内壁的第二喷嘴，在该组喷嘴中的第一喷嘴和第二喷嘴布置于进气壳体的共同径向半平面中。

径向半平面是在径向方向上(即，平行于进气壳体的轴线)从进气壳体轴线延伸的半平面。因此，径向平面包含两个径向半平面。应记住径向平面是平行于壳体轴线并且包含壳体轴线的平面。

可以了解到每组喷嘴包括第一喷嘴和第二喷嘴并且可能还包括第三喷嘴和/或第四喷嘴等。当这组喷嘴具有除了第一喷嘴和第二喷嘴之外的一个或多个其它喷嘴时，(一个或多个)其它喷嘴也可以布置在与第一喷嘴和第二喷嘴的径向半平面相同的径向半平面中(即，所有喷嘴在共同径向半平面中)，或者这些其它喷嘴中的仅某些可能布置于该共同径向半平面中，或者实际上所有其它喷嘴都无需布置于共同径向平面中。

第一喷嘴和第二喷嘴的这种分布用于优化用于向喷嘴进给清洁剂的回路所占据的空间。

有利地，壳体具有多个第一喷嘴和多个第二喷嘴，多个第一喷嘴在方位上有规律地分布于所述壳体内，多个第二喷嘴在方位上有规律地分布于所述壳体内。

有利地，第一喷嘴布置于共同轴向平面中。有利地，第二喷嘴布置于共同轴向平面中，有利地，第一喷嘴的轴向平面不同于第二喷嘴的轴向平面。

这样的各种考虑，单独地或组合地，用于优化喷洒清洁剂的均匀性，同时提供简单的结构。

有利地，进气壳体具有多组喷嘴，多组喷嘴在方位上有规律地分布于所述壳体内。

以如上文所描述的相同方式，可以了解到每组包括第一喷嘴、第二喷嘴和可能一个或多个其它喷嘴。

各种喷嘴组在壳体的方位方向上有规律地间隔开。因此，当壳体具有两组喷嘴时，这两组喷嘴基本上彼此直径相对，当壳体具有三组喷嘴时，这些组彼此以120°间隔开(一百二十度角)等。这种分布用于改进清洁均匀性。

在一变型中，存在与第二喷嘴一样多的第一喷嘴，第一喷嘴和第二喷嘴在方位上有规律地分布，第一喷嘴和第二喷嘴成对布置(每对包括单个第一喷嘴和单个第二喷嘴)于共同径向半平面中，所有第一喷嘴布置于共同第一轴向平面中，而所有第二喷嘴布置于不同于第一轴向平面的共同第二轴向平面中。

这种配置具有最小复杂性，同时允许实现最佳清洁。

有利地，壳体仅具有第一喷嘴和第二喷嘴(即，仅一个或多个第一喷嘴和一个或多个第二喷嘴)。

本发明者注意到这种配置提供在喷嘴数量(其需要最小化以确保壳体结构简单)和清洁效果(相反，其需要尽可能多的喷嘴)之间良好的平衡。这用于优化清洁剂的效果同时限制喷嘴数量为严格必需的最小值。

有利地，第一喷嘴和第二喷嘴朝向下游，其中上游和下游相对于穿过进气壳体的流的上游至下游流动方向来考虑。

第一喷嘴和第二喷嘴的下游方向也使得能清洁布置于涡轮机内壳体下游的元件，诸如轴向可变的预旋转网格(也被称作入口导叶(IGV))和/或压缩机叶轮(或轮)。

有利地，第一喷嘴布置于第二喷嘴上游，上游和下游相对于穿过进气壳体的流的上游至下游流动方向来考虑。

这种布置特别地用于避免在来自第一喷嘴的射流与来自第二喷嘴的射流之间的干涉。

有利地，进气壳体形成径向进气壳体。

径向进气壳体是其中进气孔口基本上在径向而出气孔口基本上朝向轴向的壳体。这种类型的壳体例如用于直升飞机涡轮轴发动机中。

在一变型中，第一喷嘴和第二喷嘴布置于内壁上。这种变型特别适合于径向进气壳体。

有利地，进气壳体具有用于向喷嘴进给清洁剂的清洁剂进给回路。

这种进给回路使得在清洁操作期间易于进给喷嘴。因此，当希望清洁壳体和/或在壳体下游穿过涡轮机的空气流动路径的壁时，泵直接连接到进给回路并且使用泵将清洁剂喷射到进给回路内，使得喷嘴中的每一个在壳体内产生清洁剂射流。进给回路合并于壳体内。举例而言，当制造壳体(例如，通过铸造，管道因此完全或部分地与壳体一起制造，以便形成单个整体部件)和/或通过使用在后来完全或部分地装配并且固定到壳体上的管道，可以合并回路。换言之，进给回路预先安装于壳体上。因此，当壳体安装于涡轮机内时，进给回路同时安装，而无需任何额外操作。

本发明还提供一种包括本发明的进气壳体的涡轮机。

有利地，涡轮机是直升飞机涡轮轴发动机。本发明的进气壳体和更特定而言，径向进气壳体特别适合用于直升飞机涡轮轴发动机。

附图说明

通过阅读以非限制性示例给出的本发明的实施例的下文的详细描述，本发明和其优点可以更好地理解。描述参考附图，在附图中：

图1示出了本发明的涡轮机；

图2以轴向截面图示出了图1发动机的进气壳体；

图3示出了以沿着图2的箭头III视角观看的图1的发动机的进气壳体。

具体实施方式

图1示出了形成本发明的涡轮机的直升飞机涡轮轴发动机100。这种发动机100具有本发明的进气壳体10，经由本发明的进气壳体10，空气穿入到发动机100内。这些空气在虚线箭头所示的方向上从上游至下游穿过发动机流动。因此，在经由壳体10穿入到发动机100内后，空气被压缩机50压缩，然后在燃烧腔室52中加热，并且在涡轮54和56中膨胀。涡轮56使轴58旋转，轴58递送推进直升飞机(未图示)所需的原动力。在自涡轮56的出口处，空气被排到发动机100外侧。

图2和图3更详细地示出了进气壳体10。这个进气壳体10是径向进气壳体。壳体10沿着轴向方向X延伸并且包括内环形壁12和外环形壁14。内环形壁12和外环形壁14基本上同轴，并且它们一起限定环形空气通路16。应当注意到内壁和外壁通过间隔件固定到彼此，间隔件跨环形通路16在径向延伸，为了更清楚起见，这些间隔件并未示出。自然地，取决于间隔件的形状，可以考虑到空气通路包括形成一个或多个环扇区的一个或多个通路。

内壁12具有朝向外壁14的第一喷嘴18，和朝向内壁12的第二喷嘴20。图2的点划线箭头示出了喷嘴和由喷嘴所产生的射流冲击的区的方向。第一喷嘴18不同于第二喷嘴20。在此示例中，壳体10具有四个第一喷嘴18和四个第二喷嘴20。自然地，在一变型中，壳体10可以具有一个、两个、三个或多于四个第一喷嘴和/或第二喷嘴。

第一喷嘴18布置于单个第一轴向平面PA1中，而第二喷嘴20布置于不同于第一轴向平面PA1的单个第二轴向平面PA2中(参考图2)。

第一喷嘴18在方位方向Z上有规律地间隔开。因此，在相邻第一喷嘴18之间成90°角。同样，第二喷嘴20在方位方向Z上有规律地间隔开。因此在相邻第二喷嘴18之间成90°角。

每个第一喷嘴18位于与第二喷嘴20相同的方位位置。因此，在此示例中，壳体10具有四组22，每组包括单个第一喷嘴18和第二喷嘴20，其中所述第一喷嘴18和所述第二喷嘴20都位于从壳体10轴线X在径向延伸的相同径向半平面中。径向半平面DPR1和DPR2在图3中示出。在第一组22中的第一喷嘴18和第二喷嘴20位于第一径向半平面中DPR1中。同样，第二组22的第一喷嘴18和第二喷嘴20位于不同于第一径向半平面DPR1的第二径向半平面DPR2中。第一喷嘴18和第二喷嘴22的组22在方位方向Z上有规律地间隔开。因此在相邻组22之间成90°角。

所有第一喷嘴18以及第二喷嘴20相对于壳体10朝向下游。应当注意到从上游至下游穿过壳体10的流的流动方向在图1中以虚线箭头示出。

在此示例中，第一喷嘴18中的每一个(或者它们可能生成的射流中每一个)与侧壁的法线形成在10°至50°范围的角度α1，这个角度α1被认为在径向平面中。第一喷嘴中的每一个优选地形成约20°的角度α1。

同样，在此示例中，第二喷嘴20中每一个(或者它们生成的射流中每一个)相对于内壁的法线形成在30°与80°之间范围的角度α2，这个角度α1被认为在径向平面中。优选地，第二喷嘴中每一个形成约70°的角度α2。

自然地，在一变型中，喷嘴中每一个(或者它们生成的射流中每一个)也可以相对于喷嘴孔口所在的平面成特定角度以便形成绕轴向方向X盘旋的射流。

壳体10还合并了用于向喷嘴18和20进给清洁剂的回路24。回路24具有用于进给第一喷嘴18的第一环形管24a和用于进给第二喷嘴20的第二环形管24b(参考图2)。在此示例中，管24a和24b在制造/铸造壳体期间通过铸造形成。第一管24a和第二管24b是独立的以便能经由第一喷嘴18以第一压力和经由第二喷嘴20以不同于第一压力的第二压力向壳体10内喷射清洁剂。第一管24a和第二管24b中每一个具有用于将其联接到清洁剂进给源的联接件(未图示)。自然地，在一变型中，单个共同管可以进给第一喷嘴和第二喷嘴，或者实际上，管24a和24b可以连接在一起。

尽管参考具体实施例描述了本发明，显然，在不偏离如权利要求所限定的本发明的总体范围的情况下，能对本发明做出修改和变化。特别地，示出和/或提及的各种实施例或变型的个别特征可以在额外实施例中组合。因此，描述和附图应认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (8)

1.一种涡轮机进气壳体(10)，包括内环形壁(12)和外环形壁(14)以及至少两个清洁剂喷射喷嘴，所述内环形壁(12)和外环形壁(14)限定空气通路(16)，所述壳体(10)的特征在于，第一喷嘴(18)朝向所述外壁(14)而第二喷嘴(20)朝向所述内壁(12)，并且所述第一喷嘴(18)和所述第二喷嘴(20)布置于所述内壁(12)中。

2.根据权利要求1所述的进气壳体(10)，包括至少一组喷嘴(22)，所述至少一组喷嘴(22)包括第一喷嘴(18)和第二喷嘴(20)，所述第一喷嘴(18)朝向所述外壁(14)而所述第二喷嘴(20)朝向所述内壁(12)，所述喷嘴组(22)的所述第一喷嘴(18)和第二喷嘴(20)布置于共同径向半平面(DPR1)中。

3.根据权利要求1或2所述的进气壳体(10)，其具有：多个第一喷嘴(18)和多个第二喷嘴(20)，所述多个第一喷嘴(18)在方位上有规律地分布于所述壳体(10)内，所述多个第二喷嘴(20)在方位上有规律地分布于所述壳体(10)内。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的进气壳体(10)，其中，所述第一喷嘴(18)和所述第二喷嘴(20)朝向下游，其中上游和下游相对于穿过所述进气壳体(10)的流从上游至下游的流动方向来考虑。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的进气壳体(10)，其中，所述第一喷嘴(18)布置于所述第二喷嘴(20)上游，上游和下游相对于穿过所述进气壳体(10)的流从上游至下游的流动方向来考虑。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的进气壳体，形成径向进气壳体(10)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的进气壳体(10)，包括：用于向所述喷嘴(18,20)进给清洁剂的清洁剂进给回路(24)。

8.一种包括根据权利要求1至7中任一项所述的进气壳体(10)的涡轮机(100)。