CN106801630A - 用于燃气涡轮发动机的护罩组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃气涡轮发动机(10)的护罩组件(80)包括安装在多个叶片(68,70)附近的护罩(92)、吊架(94)和吊架支承件(96)。吊架(94)可具有内室(102)，其与位于内室(102)内的颗粒分离器(88)限定冷却回路。颗粒分离器(88)可具有用于接收冷却流体流的入口(150)，使得冷却流体流分成主流(172)和副流(174)，将颗粒或颗粒物质沿副流(174)传送到包括颗粒分离器(88)的至少一部分的颗粒收集器(114)中。颗粒变为约束于副流(174)并且进入颗粒收集器(88)，同时主流(172)分离到内室(102)的其余区域中，以从进入内室(102)的冷却流体流除去颗粒。

Description

用于燃气涡轮发动机的护罩组件
背景技术
涡轮发动机和具体是燃气或燃烧涡轮发动机是从穿过发动机到多个涡轮叶片上的燃烧气体流抽取能量的旋转发动机。燃气涡轮发动机用于陆地和海上移动和发电，但最常用于航空应用，如用于飞行器，包括直升机。在飞行器中，燃气涡轮发动机用于飞行器的推进。在陆地应用中，涡轮发动机经常用于发电。
用于飞行器的燃气涡轮发动机设计成在高温下操作，以最大化发动机效率，所以某些发动机构件如高压涡轮和低压涡轮的冷却可为必要的。典型地，冷却通过将较冷的空气从高压和/或低压压缩机导送至需要冷却的发动机构件来实现。高压涡轮中的温度为大约1000℃到2000℃，而来自压缩机的冷却空气为大约500℃到700℃。尽管压缩机空气为高温，但其相对于涡轮空气为较冷的，并且可用于冷却涡轮。当冷却涡轮时，冷却空气可供应至各种涡轮构件，包括涡轮叶片和涡轮护罩的内部。
冷却空气中的颗粒如污垢、灰尘、沙、火山灰和其它环境污染物可对于飞行器环境而言引起冷却损失和缩短的操作时间或"在翼时间"。该问题在全球各处的某些操作环境中加剧，其中涡轮发动机暴露于相当大量的气载颗粒。供应至涡轮构件的颗粒可阻塞、阻碍或涂覆构件的流动通路和表面，这可缩短构件的寿命。
发明内容
一种用于具有壳内的压缩机、燃烧器和涡轮的涡轮发动机的护罩组件，其中涡轮具有限定喷嘴的多个环形地布置的固定导叶，以及与固定导叶成对来限定涡轮的一个级的多个环形地布置的旋转叶片。护罩组件包括：具有面对叶片的前侧和与前侧相对的后侧的护罩；吊架，其构造成使护罩与壳联接并且限定内室，并且具有前面，其中入口通路延伸穿过前面并且流体地联接于室，以及后面，其中出口通路延伸穿过后面并且流体地联接于室；冷却回路，其具有流体地联接于入口通路并且将冷却流体流通过入口通路供应至室的第一部分，以及流体地联接于出口通路并且限定吹扫流动通路的第二部分；以及至少一个颗粒分离器，其位于室内并且具有与入口通路间隔并且面对入口通路以限定吹扫流动入口与入口通路之间的间隙的吹扫流动入口、流体地联接于吹扫流动通路的吹扫导管，以及将吹扫流动入口流体地联接于吹扫导管的扼流部。间隙尺寸确定成使得冷却流体流的一部分通过间隙流出，并且入口通路与吹扫入口对准，使得冷却流体流的第二部分从入口通路直接流动横跨间隙并且到吹扫入口中，其中携带在冷却流体流中的颗粒主要由动量约束在冷却流体流的第二部分中以限定吹扫流体流。
一种用于具有壳内的压缩机、燃烧器和涡轮的涡轮发动机的构件，其中涡轮具有限定喷嘴的多个环形地布置的固定导叶，以及与固定导叶成对来限定涡轮的一个级的多个环形地布置的旋转叶片。构件包括：本体，其限定内室，并且具有第一面，其中入口通路延伸穿过第一面并且流体地联接于室，以及第二面，其中出口通路延伸穿过第二面并且流体地联接于室；冷却回路，其具有流体地联接于入口通路并且将冷却流体流通过入口通路供应至室的第一部分，以及流体地联接于出口通路并且限定吹扫流动通路的第二部分；以及至少一个颗粒分离器，其位于室内并且具有与入口通路间隔并且面对入口通路以限定吹扫流动入口与入口通路之间的间隙的吹扫流动入口、流体地联接于吹扫流动通路的吹扫导管，以及将吹扫流动入口流体地联接于吹扫导管的扼流部。间隙尺寸确定成使得冷却流体流的第一部分通过间隙流出，并且入口通路与吹扫入口对准，使得冷却流体流的第二部分从入口通路直接流动横跨间隙并且到吹扫入口中，其中携带在冷却流体流中的颗粒主要由动量约束在冷却流体流的第二部分中以限定吹扫流体流。
一种用于具有压缩机、燃烧器和涡轮的涡轮发动机的护罩组件，包括面对多个环形地旋转的叶片的护罩、联接于护罩限定具有入口和吹扫流动出口的内室的吊架，位于内室内的有效撞击器。冷却流体流通过入口引入到内室中，并且有效撞击器将冷却流体流分成流过有效撞击器并且通过吹扫流动出口排出的吹扫颗粒流体流，以及在内室内在有效撞击器外部流动的减少颗粒流体流。
技术方案1. 一种用于具有壳内的压缩机、燃烧器和涡轮的涡轮发动机的护罩组件，其中所述涡轮具有限定喷嘴的多个环形地布置的固定导叶，以及与所述固定导叶成对来限定所述涡轮的一个级的多个环形地布置的旋转叶片，所述护罩组件包括：
护罩，其具有面对所述叶片的前侧和与所述前侧相对的后侧；
吊架，其构造成使所述护罩与所述壳联接并且限定内室，并且具有前面，其中入口通路延伸穿过所述前面并且流体地联接于所述室，以及后面，其中出口通路延伸穿过所述后面并且流体地联接于所述室；
冷却回路，其具有流体地联接于所述入口通路并且将冷却流体流通过所述入口通路供应至所述室的第一部分，以及流体地联接于所述出口通路并且限定吹扫流动通路的第二部分；以及
至少一个颗粒分离器，其位于所述室内并且具有与所述入口通路间隔并且面对所述入口通路以限定吹扫流动入口与所述入口通路之间的间隙的吹扫流动入口、流体地联接于所述吹扫流动通路的吹扫导管，以及将所述吹扫流动入口流体地联接于所述吹扫导管的扼流部；
其中所述间隙尺寸确定成使得所述冷却流体流的第一部分通过所述间隙流出，并且所述入口通路与所述吹扫入口对准，使得所述冷却流体流的第二部分从所述入口通路直接流动横跨所述间隙并且到所述吹扫入口中，其中携带在所述冷却流体流中的颗粒主要由动量约束在所述冷却流体流的所述第二部分中以限定吹扫流体流。
技术方案2. 根据技术方案1所述的护罩组件，其特征在于，所述吹扫流动入口包括减小截面面积的部分，以使所述冷却流体流的所述第一部分在到达所述扼流部之前加速。
技术方案3. 根据技术方案2所述的护罩组件，其特征在于，所述减小截面面积的部分包括沿朝所述扼流部的方向连续减小的截面面积。
技术方案4. 根据技术方案1所述的护罩组件，其特征在于，所述吹扫流动入口包括第一锥形部分，其朝所述扼流部减小截面面积。
技术方案5. 根据技术方案4所述的护罩组件，其特征在于，所述吹扫流动入口包括由朝所述扼流部增大截面面积的第二锥形部分限定的唇部。
技术方案6. 根据技术方案5所述的护罩组件，其特征在于，所述第二锥形部分从所述第一锥形部分延伸。
技术方案7. 根据技术方案6所述的护罩组件，其特征在于，所述扼流部包括最小截面面积，其小于或等于所述吹扫流动入口和所述吹扫导管的最小截面面积。
技术方案8. 根据技术方案7所述的护罩组件，其特征在于，所述吹扫导管具有所述扼流部下游的恒定的截面面积。
技术方案9. 根据技术方案1所述的护罩组件，其特征在于，所述吊架还包括与所述冷却流体流的所述第一部分流体连通的冲击挡板。
技术方案10. 根据技术方案9所述的护罩组件，其特征在于，所述冲击挡板包括多个贯穿开口。
技术方案11. 根据技术方案10所述的护罩组件，其特征在于，所述冷却回路还包括流体地联接于所述室并且限定冷却流体出口的第三部分。
技术方案12. 根据技术方案1所述的护罩组件，其特征在于，所述颗粒分离器包括有效撞击器。
技术方案13. 一种用于具有壳内的压缩机、燃烧器和涡轮的涡轮发动机的构件，其中所述涡轮具有限定喷嘴的多个环形地布置的固定导叶，以及与所述固定导叶成对来限定所述涡轮的一个级的多个环形地布置的旋转叶片，所述构件包括：
本体，其限定内室，并且具有第一面，其中入口通路延伸穿过所述第一面并且流体地联接于所述室，以及第二面，其中出口通路延伸穿过所述第二面并且流体地联接于所述室；
冷却回路，其具有流体地联接于所述入口通路并且将冷却流体流通过所述入口通路供应至所述室的第一部分，以及流体地联接于所述出口通路并且限定吹扫流动通路的第二部分；以及
至少一个颗粒分离器，其位于所述室内并且具有与所述入口通路间隔并且面对所述入口通路以限定吹扫流动入口与所述入口通路之间的间隙的吹扫流动入口、流体地联接于所述吹扫流动通路的吹扫导管，以及将所述吹扫流动入口流体地联接于所述吹扫导管的扼流部；
其中所述间隙尺寸确定成使得所述冷却流体流的第一部分通过所述间隙流出，并且所述入口通路与所述吹扫入口对准，使得所述冷却流体流的第二部分从所述入口通路直接流动横跨所述间隙并且到所述吹扫入口中，其中携带在所述冷却流体流中的颗粒主要由动量约束在所述冷却流体流的所述第二部分中以限定吹扫流体流。
技术方案14. 根据技术方案13所述的喷嘴组件，其特征在于，所述间隙的长度与所述扼流部的直径之比在1:1到1:4之间。
技术方案15. 根据技术方案14所述的喷嘴组件，其特征在于，所述间隙的长度与所述扼流部的直径之比在1:1到1:2之间。
技术方案16. 根据技术方案13所述的构件，其特征在于，所述吹扫流动入口包括减小截面面积的部分，以使所述冷却流体流的所述第一部分在到达所述扼流部之前加速。
技术方案17. 根据技术方案16所述的构件，其特征在于，所述减小截面面积包括沿朝所述扼流部的方向连续减小的截面面积。
技术方案18. 根据技术方案13所述的构件，其特征在于，所述吹扫流动入口包括第一锥形部分，其朝所述扼流部减小截面面积。
技术方案19. 根据技术方案18所述的构件，其特征在于，所述吹扫流动入口包括由朝所述扼流部增大截面面积的第二锥形部分限定的唇部。
技术方案20. 根据技术方案19所述的构件，其特征在于，所述扼流部包括最小截面面积，其小于或等于所述吹扫流动入口和所述吹扫导管的最小截面面积。
技术方案21. 根据技术方案20所述的构件，其特征在于，所述吹扫导管具有所述扼流部下游的恒定的截面面积。
技术方案22. 根据技术方案13所述的构件，其特征在于，所述构件包括吊架托架、护罩和叶片中的至少一种。
技术方案23. 一种用于具有压缩机、燃烧器和涡轮的涡轮发动机的护罩组件，包括：
护罩，其面对多个环形地旋转的叶片；
吊架，其联接于所述护罩，限定具有入口和吹扫流动出口的内室；
有效撞击器，其位于所述内室内；
其中冷却流体流通过所述入口引入到所述内室中，并且所述有效撞击器将所述冷却流体流分成流动穿过所述有效撞击器并且通过所述吹扫流动出口排出的吹扫颗粒流体流，以及在所述内室内在所述有效撞击器外部流动的减少颗粒流体流。
附图说明
在附图中：
图1为用于飞行器的燃气涡轮发动机的示意性截面图。
图2为来自图1的发动机的燃烧器和高压涡轮的侧视截面视图。
图3为具有颗粒分离器的图1的发动机的护罩组件的示意性截面视图。
图4为图3的颗粒分离器的入口的近视图。
图5为示出用于移动穿过护罩组件的冷却流体的流动路径的图3的护罩组件的示意性截面视图。
部件列表
10 燃气涡轮发动机
12 纵轴线(中心线)
14 前
16 后
18 风扇区段
20 风扇
22 压缩机区段
24 低压(LP)压缩机
26 高压(HP)压缩机
28 燃烧区段
30 燃烧器
32 涡轮区段
34 HP涡轮
36 LP涡轮
38 排气区段
40 风扇壳
42 风扇叶片
44 芯部
46 芯部壳
48 HP轴/HP转轴
50 LP轴/LP转轴
52 压缩机级
54 压缩机级
56 压缩机叶片
58 压缩机叶片
60 压缩机导叶(喷嘴)
62 压缩机导叶(喷嘴)
64 涡轮级
66 涡轮级
68 涡轮叶片
70 涡轮叶片
72 涡轮导叶
74 涡轮导叶
76 偏转器
78 燃烧器衬套
80 护罩组件
82 旁通通道
84 开口
86 箭头
88 颗粒分离器
90 冲击挡板
92 护罩
94 吊架
96 吊架支承件
H 热流体流动路径
100 流体入口
102 内室
104 入口通路
108 前面
110 后面
112 有效撞击器
114 吹扫导管
116 出口
118 吹扫流动通路
120 腔
132 冲击孔口
134 空间
136 前壁
138 后壁
140 冷却表面
142 热表面
144 膜孔
150 吹扫流动入口
152 会聚入口
154 扼流部
156 发散部分
158 唇部
160 间隙
170 入口流
172 主流
174 副流
176 吹扫流
178 冲击流
180 冷却膜流。
具体实施方式
本发明的描述的实施例针对涡轮叶片，并且具体地针对冷却涡轮叶片。出于图示的目的，将关于用于飞行器燃气涡轮发动机的涡轮叶片描述本发明。然而，将理解的是，本发明并未如此受限，并且可在非飞行器应用(如，其它移动应用和非移动工业、商业和住宅应用)中具有普遍适用性。其还可应用于涡轮发动机中的除叶片外的翼型件，如静止导叶。
图1为用于飞行器的燃气涡轮发动机10的示意性截面图。发动机10具有从前14向后16延伸的大体上纵向延伸的轴线或中心线12。发动机10包括成下游串流关系的包括风扇20的风扇区段18、包括增压器或低压(LP)压缩机24和高压(HP)压缩机26的压缩机区段22、包括燃烧器30的燃烧区段28、包括HP涡轮34和LP涡轮36的涡轮区段32，以及排气区段38。
风扇区段18包括包绕风扇20的风扇壳40。风扇20包括绕着中心线12沿径向设置的多个风扇叶片42。HP压缩机26、燃烧器30和HP涡轮34形成发动机10的芯部44，其生成燃烧气体。芯部44由芯部壳46包绕，芯部壳46可与风扇壳40联接。
绕着发动机10的中心线12同轴地设置的HP轴或转轴48将HP涡轮34传动地连接于HP压缩机26。绕着发动机10的中心线12同轴地设置在较大直径环形HP转轴48内的LP轴或转轴50将LP涡轮36传动地连接于LP压缩机24和风扇20。
LP压缩机24和HP压缩机26分别包括多个压缩机级52,54，其中一组压缩机叶片56,58关于对应的一组静止压缩机导叶60,62(也称为喷嘴)旋转，以压缩穿过级的流体流或使其加压。在单个压缩机级52,54中，多个压缩机叶片56,58可成环提供，并且可关于中心线12从叶片平台到叶片末端沿径向向外延伸，同时对应的静止压缩机导叶60,62定位在旋转叶片56,58下游并且在其附近。注意的是，图1中所示的叶片、导叶和压缩机级的数量仅为了说明性目的选择，并且其它数量是可能的。
HP涡轮34和LP涡轮36分别包括多个涡轮级64,66，其中一组涡轮叶片68,70关于对应的一组静止涡轮导叶72,74(也称为喷嘴)旋转，以从穿过级的流体流抽取能量。在单个涡轮级64,66中，多个涡轮叶片68,70可成环提供，并且可关于中心线12从叶片平台到叶片末端沿径向向外延伸，同时对应的静止涡轮导叶72,74定位在旋转叶片68,70上游并且在其附近。注意的是，图1中所示的叶片、导叶和涡轮级的数量仅为了说明性目的选择，并且其它数量是可能的。
在操作中，旋转风扇20将周围空气供应至LP压缩机24，其接着将加压周围空气供应至HP压缩机26，其进一步使周围空气加压。来自HP压缩机26的加压空气在燃烧器30中与燃料混合并且点燃，由此生成燃烧气体。一些功由HP涡轮34从这些气体抽取，HP涡轮34驱动HP压缩机26。燃烧气体排放到LP涡轮36中，其抽取附加功来驱动LP压缩机24，并且排出气体最终经由排气区段38从发动机10排放。LP涡轮36的驱动驱动LP转轴50使风扇20和LP压缩机24旋转。
由风扇20供应的周围空气中的一些可绕过发动机芯部44，并且用于发动机10的部分(尤其是热部分)的冷却，并且/或者用于对飞行器的其它方面冷却或供能。在涡轮发动机的背景下，发动机的热部分通常在燃烧器30下游，尤其是涡轮区段32，其中HP涡轮34为最热部分，因为其直接在燃烧区段28的下游。其它冷却流体源可为但不限于从LP压缩机24或HP压缩机26排放的流体。
图2为来自图1的发动机10的燃烧器30和HP涡轮34的侧视截面视图。燃烧器30包括偏转器76和燃烧器衬套78。成组的沿径向间隔的静止涡轮导叶72沿轴向方向邻近涡轮34的涡轮叶片68，其中邻近的导叶72在其间形成喷嘴。喷嘴使燃烧气体转向来更好地流入旋转叶片中，以使可由涡轮34抽取最大能量。在热燃烧气体H沿导叶72的外部经过时，冷却流体流C穿过导叶72来冷却导叶72。护罩组件80邻近旋转叶片68以最小化涡轮34中的流损失，并且限定环形热气体流动路径。类似的护罩组件还可与LP涡轮36、LP压缩机24或HP压缩机26相关联。
包括第一旁通通道82a和第二旁通通道82b的一组旁通通道分别在燃烧器30的径向顶部和底部上设置成邻近燃烧器30。各个旁通通道82a,82b包括将压缩机区段22流体地联接于涡轮区段32的开口84。箭头86示出了穿过旁通通道的冷却流体流。第一流86a穿过第一旁通通道82a，而第二流86b可穿过第二旁通通道82b，并且可进入护罩组件80。第一旁通通道82a可将冷却流体流直接地供给至护罩组件80，而第二旁通通道82b可将冷却流体通过导叶72的内部供给至护罩组件80。穿过旁通通道82a,82b中的至少一个、开口84和导叶72且到护罩组件80中的流体可包括冷却回路的第一部分。
冷却流体进入护罩组件80，并且穿过颗粒分离器88。冷却流体穿过颗粒分离器88，并且离开护罩组件80，限定了冷却回路的第二部分。此外，护罩组件80可包括冲击挡板90，使得护罩组件80内的冷却流体可穿过冲击挡板90，并且穿过冷却流体出口来限定冷却回路的第三部分。
应当认识到的是，如所示的冷却回路的第一部分、第二部分和第三部分是示例性的，便于理解本文中公开的发明构思。应当理解的是，冷却回路的第一部分可与如所述的不同，使得冷却流体供给到护罩组件80中。类似地，冷却回路的第二部分可变化，使得冷却流体从护罩组件80排出。最后，冷却回路的第三部分是示例性且可选的，使得冷却流体的一部分可在不同于第二部分的位置处从护罩组件80排出。
图3为示出可由冷却流体流冷却的图2的护罩组件80的示意图。护罩组件80是示例性的，示为与HP涡轮34的叶片68相关联，而护罩组件80可作为备选与LP涡轮36、LP压缩机24或HP压缩机26相关联。
护罩组件80包括绕着叶片68沿径向间隔的护罩92，以及构造成将护罩92与发动机10的壳联接并且将护罩92固持在叶片68附近的位置的吊架94。吊架94可经由吊架支承件96使护罩92与芯部壳46直接地安装。护罩92和吊架94沿周向延伸，并且图1的发动机10可包括围绕由叶片68限定的圆周延伸的多个护罩组件80。
吊架94还限定本体，其具有提供吊架94的外部与内室102之间通过入口通路104的流体连通的流体入口100。相对于穿过发动机10的热流体流动路径H，内室102包括限定内室102的前侧上的壁的第一面或前面108，以及限定内室102的后侧上的壁的第二面或后面110。可包括有效撞击器112的颗粒分离器88设置在内室102内，并且安装于后面110。作为备选，有效撞击器112可形成为护罩组件80的一部分。有效撞击器112包括具有出口116的吹扫导管114。出口116联接于吹扫流动通路118，提供了吹扫导管114与腔120之间的流体连通。腔120在吊架94外部和附近，例如设置在吊架94与喷嘴、导叶72或带之间。
冲击挡板90可进一步限定内室102。多个冲击孔口132可限定冲击挡板90中的多个贯穿开口，其将内室102流体地联接于设置在护罩92与冲击挡板90之间的空间134。护罩92还可包括护罩前壁136和护罩后壁138，进一步限定空间134。护罩包括冷却表面140和风扇叶片68附近的热表面142。多个膜孔144将冷却表面140流体地联接于热表面142。
应当认识到的是，入口通路104和吹扫导管114的长度是示例性的，并且可包括任何长度。此外，有效撞击器112的位置可离入口通路104更近或更远，这可基于护罩组件80和相关联的构件的相应几何形状变化。更进一步，使用有效撞击器的护罩组件80的尺寸可确定入口通路104和吹扫导管114的相对长度和尺寸。入口104、吹扫导管114和包括有效撞击器112的元件的几何形状也可替换，如，在非限制性实例中，包括圆柱、槽、增大或减小的截面，或其它。
还应当认识到的是，尽管入口通路104和吹扫导管114沿侧向对准，但作为备选，它们可偏移。例如，穿过入口通路104的纵轴线和穿过有效撞击器112的单独的纵轴线可偏移，使得两者之间存在侧向失准。此外，入口通路104和有效撞击器112的纵轴线可偏移角偏差，使得轴线可在一点处相交。此类角偏差可沿轴线之间的任何方向不大于二十度。更进一步，角偏差可与侧向失准组合，使得轴线不相交，并且关于发动机中心线成角地且沿侧向失准。
转到图4，有效撞击器112还包括吹扫流动入口150。吹扫流动入口150还包括环形的锥形部分，其限定会聚入口152，包括减小的截面面积。环形的锥形部分为标称圆形入口152，并且不应当理解为关于发动机10为环形。会聚入口152终止于扼流部154处，扼流部154包括吹扫流动入口150与吹扫导管114之间的最小截面面积。发散区段156可设置在扼流部154与吹扫导管114之间，使得冷却流体流在进入吹扫导管114之前减慢。扼流部154代表会聚入口152的最小截面面积，并且不旨在理解为冷却流体的扼流。唇部158设置在会聚入口152的端部上，与扼流部154相对。唇部158包括环形发散部分，其沿扼流部154的方向移动，设置在会聚入口152的径向外侧。吹扫流动入口150与流体入口间隔间隙160，使得冷却流体流可从入口通路104流动至内室102和吹扫导管114两者。
应当认识到的是，如所示，吹扫流动入口150、会聚入口152、扼流部154、间隙160、唇部158和发散区段156的几何形状是示例性的。各个前述元件的长度可变化，并且线性元件可弯曲或成角，使得元件可包括凸形或凹形的大小。此外，在附加示例性有效撞击器中，扼流部可设置在沿吹扫流动导管的任何长度处，使得扼流部可在入口下游，或者可进一步限定吹扫流动导管，或者可延伸入口的长度进一步到吹扫流动导管中。在非限制性实例中，特定几何形状的环形元件如扼流部154或流动入口150也可包括备选形状，如，圆柱形、槽口、增大或减小的截面，或其它。此外，间隙160可关于扼流部154的直径确定，使得间隙160与扼流部154之比可在1:1到1:4之间，其中比优选在1:1到1:2之间。
在图5中，冷却流体流进入入口通路104作为入口流170。在备选实施中，入口通路104可定形成使入口流170加速，如具有会聚截面。此外，入口通路104可延伸到内室102中，减小间隙160的长度。入口流170从流体入口100进入内室102，并且分成包括主流172和副流174的两股流，这可由内室102与吹扫导管114之间的压差以及间隙160的长度确定。主流174进入内室102，主流174可包括入口流170的大约90%，并且可扩散至内室102的各处。可包括入口流170的大约剩余的10%的副流174进入吹扫导管114。副流174从间隙160移动穿过吹扫导管114，并且在出口116处离开，穿过吹扫流动通路118。通过吹扫流动通路118抽取的冷却流体流可限定吹扫流176，其可转移至发动机的其它部分、发动机构件或车辆用于单独使用。内室102与吹扫导管114之间的压差可保持主流174和副流176的分离，如，主流174与副流176的90%与10%的比。作为备选，有效撞击器112、入口100、入口通路104的几何形状，或冷却回路内保持的压力可适于提供主流174与副流176的任何比。
颗粒或颗粒物质如污垢、灰尘、沙、火山灰和其它环境污染物可变为携带在发动机系统外的冷却流体流中，并且可行进穿过发动机构件内的冷却回路。从入口100进入内室102的颗粒将具有由颗粒的质量和冷却流体行进的速度限定的动量。颗粒的动量将把颗粒传送横跨间隙160并且到吹扫导管114中。就此而言，主流172还可包括清洁流(具有从其除去的一定量的颗粒)，并且副流174还可包括污垢流174，因为从主流172抽取的一定量的颗粒由于它们的动量而约束于副流174的冷却流体。约束在副流174内的颗粒可进一步限定吹扫流体流，使得约束于副流174的颗粒传送穿过吹扫流动通路118。进入吹扫导管114的颗粒可保持在吹扫导管114内用于最终除去，或者可引导穿过吹扫流动通路118用于在足够适于处理颗粒物质的发动机构件中使用。
具有从其除去的一定量的颗粒的清洁的主流172可朝冲击挡板90进一步流动穿过内室102。冷却流体的主流172可穿过冲击挡板90中的冲击孔口132作为冲击流178，至护罩92与冲击挡板90之间的空间134(限定冷却回路的第三部分)。冷却流体流180可流过护罩92中的膜孔144，以提供沿风扇叶片68附近的护罩92的热表面142的冷却流体膜。
应当认识到的是，如定向的颗粒收集器是示例性的，并且可关于发动机中心线沿任何方向(如，径向、轴向、前、后，或它们的任何组合)定向，以限定发动机构件内的冷却回路的至少一部分。示为导叶的发动机构件也是示例性的。备选发动机构件可包括吊架托架或相关联的元件，或包括类似于导叶的翼型件形状的发动机叶片。
还应当认识到的是，颗粒分离器操作成从冷却流体流除去颗粒。系统可为有辨别力的，基于颗粒尺寸、质量或它们的组合除去颗粒的大部分。就此而言，保持在主流内的任何颗粒可包括小到穿过冷却回路的其余部分如膜孔的尺寸或质量，减少了相关联的阻塞或对构件的损坏。
还应当认识到的是，如本文中所述的有效撞击器对于从穿过导叶或发动机构件的冷却流体流除去颗粒而言是理想的。然而，不同的颗粒分离器可用于系统内，以便实现期望的冷却回路，同时使颗粒与冷却流体流分开。
还应当认识到的是，颗粒分离器操作成从冷却流体流除去颗粒。系统可为有辨别力的，基于颗粒尺寸、质量或它们的组合除去颗粒的大部分。就此而言，保持在主流内的任何颗粒可包括小到穿过冷却回路的其余部分如膜孔或冲击孔口的尺寸或质量，减少了相关联的阻塞或对构件的损坏。
该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于具有壳(46)内的压缩机(22)、燃烧器(30)和涡轮(32)的涡轮发动机(10)的护罩组件(80)，其中所述涡轮(32)具有限定喷嘴的多个环形地布置的固定导叶(72,74)，以及与所述固定导叶(72,74)成对来限定所述涡轮(32)的一个级的多个环形地布置的旋转叶片(68,70)，所述护罩组件(80)包括：
护罩(92)，其具有面对所述叶片(68)的前侧(142)和与所述前侧(142)相对的后侧(140)；
吊架(94)，其构造成使所述护罩(92)与所述壳(46)联接并且限定内室(102)，并且具有前面(108)，其中入口通路(104)延伸穿过所述前面(108)并且流体地联接于所述室(102)，以及后面(110)，其中出口通路(116)延伸穿过所述后面(110)并且流体地联接于所述室(102)；
冷却回路，其具有流体地联接于所述入口通路(104)并且将冷却流体流通过所述入口通路(104)供应至所述室(102)的第一部分，以及流体地联接于所述出口通路(116)并且限定吹扫流动通路(118)的第二部分；以及
至少一个颗粒分离器(88)，其位于所述室(102)内并且具有与所述入口通路(104)间隔并且面对所述入口通路(104)以限定吹扫流动入口(150)与所述入口通路(104)之间的间隙(160)的吹扫流动入口(150)、流体地联接于所述吹扫流动通路(118)的吹扫导管(114)，以及将所述吹扫流动入口(150)流体地联接于所述吹扫导管(114)的扼流部(154)；
其中所述间隙(160)尺寸确定成使得所述冷却流体流的第一部分通过所述间隙(160)流出，并且所述入口通路(104)与所述吹扫入口(150)对准，使得所述冷却流体流的第二部分从所述入口通路(104)直接流动横跨所述间隙(160)并且到所述吹扫入口(150)中，其中携带在所述冷却流体流中的颗粒主要由动量约束在所述冷却流体流的所述第二部分中以限定吹扫流体流(174)。
2.根据权利要求1所述的护罩组件(80)，其特征在于，所述吹扫流动入口(150)包括减小截面面积的部分(152)，以使所述冷却流体流的所述第一部分在到达所述扼流部(154)之前加速。
3.根据权利要求2所述的护罩组件(80)，其特征在于，所述减小截面面积的部分(152)包括沿朝所述扼流部(154)的方向连续减小的截面面积。
4.根据权利要求1所述的护罩组件(80)，其特征在于，所述吹扫流动入口(150)包括第一锥形部分，其朝所述扼流部(154)减小截面面积。
5.根据权利要求4所述的护罩组件(80)，其特征在于，所述吹扫流动入口(150)包括由朝所述扼流部(154)增大截面面积的第二锥形部分限定的唇部(158)。
6.根据权利要求5所述的护罩组件(80)，其特征在于，所述第二锥形部分从所述第一锥形部分延伸。
7.根据权利要求6所述的护罩组件(80)，其特征在于，所述扼流部(154)包括最小截面面积，其小于或等于所述吹扫流动入口(150)和所述吹扫导管(114)的最小截面面积。
8.根据权利要求7所述的护罩组件(80)，其特征在于，所述吹扫导管(114)具有所述扼流部(154)下游的恒定的截面面积。
9.根据权利要求1所述的护罩组件(80)，其特征在于，所述吊架(94)还包括与所述冷却流体流的所述第一部分流体连通的冲击挡板(90)。
10.根据权利要求1所述的护罩组件(80)，其特征在于，所述颗粒分离器(88)包括有效撞击器(112)。
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