CN106988793B - 用于燃气涡轮发动机的喷嘴组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃气涡轮发动机(10)的喷嘴组件包括至少一对固定导叶(72)来限定成对固定导叶(72)之间的喷嘴(108)。导叶(72)可具有内室(82)，其限定具有位于内室(82)内的颗粒分离器(86)的冷却回路。可包括有效撞击器(120)的颗粒分离器(86)可具有用于使移动穿过有效撞击器(120)的流体加速的加速器(126)，使得流动路径分成移动到内室(82)中的主流(174)，以及移动到限定在有效撞击器(120)内的颗粒收集器(130)中的副流(176)。加速器(126)使流体加速，使得流体内的颗粒由它们的动量与副流(176)一起传送到颗粒收集器(130)中，从移动到内室(82)中的流体的主流(174)除去颗粒。

Description

用于燃气涡轮发动机的喷嘴组件
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
一种用于具有容纳在外壳内的压缩机、燃烧器和涡轮的燃气涡轮发动机的喷嘴组件，其中涡轮具有多个环形地布置的旋转叶片，包括喷嘴组件以限定涡轮的一个级。喷嘴组件包括限定喷嘴的至少一个导叶，其中导叶中的至少一个具有带冷却回路入口通路和吹扫流出口通路的内室。喷嘴组件还包括冷却回路，其具有联接于冷却回路入口通路并且将冷却流体流通过冷却回路入口通路供应至室的第一部分，以及流体地联接于冷却回路出口通路来限定吹扫流通路的第二部分。喷嘴组件还包括至少一个颗粒分离器，其位于室内并且具有带加速器入口和截面面积小于加速器入口的加速器出口的流加速器，以及颗粒收集器，其具有收集器入口和收集器出口并且限定收集器入口与收集器出口之间的吹扫导管，其中收集器入口与加速器出口对准并且与其间隔以限定间隙，其中收集器出口流体地联接于吹扫流通路。间隙的尺寸以及加速器出口和收集器入口的相对尺寸选择成使得离开加速器出口的冷却流体流的第一部分通过间隙流出，并且冷却流体流的第二部分直接从加速器出口流动横跨间隙并且到收集器入口中，其中颗粒携带在冷却流体流中，该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，其限定具有冷却回路入口通路和吹扫流出口通路的内室、冷却回路，其具有流体地联接于冷却回路入口通路并且将冷却流体流通过冷却回路入口通路供应至室的第一部分，以及流体地联接于冷却回路出口通路并且限定吹扫流通路的第二部分，以及有效撞击器，其位于室内以限定流动穿过有效撞击器的吹扫颗粒流体流，以及在有效撞击器外且在室内流动的减少颗粒冷却流体流。有效撞击器与构件之间的空间的至少一部分具有减小的截面区域，以实现减少颗粒冷却流体流的加速。
一种用于具有壳内的压缩机、燃烧器和涡轮的燃气涡轮发动机的构件，构件包括本体，其限定具有冷却回路入口通路和吹扫流出口通路的内室、冷却回路，其具有流体地联接于冷却回路入口通路并且将冷却流体流通过冷却回路入口通路供应至内室的第一部分，以及流体地联接于吹扫流出口通路并且限定吹扫流通路的第二部分。有效撞击器位于内室内以限定流动穿过有效撞击器的吹扫颗粒流体流，以及在有效撞击器外且在内室内流动的减少颗粒冷却流体流。
技术方案1. 一种用于具有容纳在外壳内的压缩机、燃烧器和涡轮的燃气涡轮发动机的喷嘴组件，其中所述涡轮具有多个环形地布置的旋转叶片，包括所述喷嘴组件来限定所述涡轮的一个级，所述喷嘴组件包括：
至少一个导叶，其限定喷嘴，其中所述导叶中的至少一个具有带冷却回路入口通路和吹扫流出口通路的内室；
冷却回路，其具有流体地联接于所述冷却回路入口通路并且将冷却流体流通过所述冷却回路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吹扫流出口通路并且限定吹扫流通路的第二部分；以及
至少一个颗粒分离器，其位于所述室内，并且具有带加速器入口和截面面积小于所述加速器入口的加速器出口的流加速器，以及具有收集器入口和收集器出口并且限定所述收集器入口与所述收集器出口之间的吹扫导管的颗粒收集器，其中所述收集器入口与所述加速器出口对准并且与其间隔以限定间隙，并且所述收集器出口流体地联接于所述吹扫流通路；
其中所述间隙的尺寸以及所述加速器出口和所述收集器入口的相对尺寸选择成使得离开所述加速器出口的所述冷却流体流的第一部分通过所述间隙流出，并且所述冷却流体流的第二部分直接从所述加速器出口流动横跨所述间隙并且到所述收集器入口中，其中颗粒携带在所述冷却流体流中，所述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所述的喷嘴组件，其特征在于，所述流加速器包括具有沿流动方向的减小截面的喷嘴。
技术方案3. 根据技术方案2所述的喷嘴组件，其特征在于，所述流加速器的所述喷嘴具有锥形形状。
技术方案4. 根据技术方案1所述的喷嘴组件，其特征在于，所述颗粒收集器包括限定所述收集器入口的流减速器。
技术方案5. 根据技术方案4所述的喷嘴组件，其特征在于，所述流减速器包括具有沿流动方向的增大截面的喷嘴。
技术方案6. 根据技术方案1所述的喷嘴组件，其特征在于，所述颗粒收集器包括具有增大截面区域的至少一部分，以实现所述颗粒收集器与所述导叶中的所述至少一个之间的截面区域的减小。
技术方案7. 根据技术方案6所述的喷嘴组件，其特征在于，所述颗粒收集器的所述至少一部分包括连续地增大的截面区域。
技术方案8. 根据技术方案1所述的喷嘴组件，其特征在于，所述颗粒收集器和所述导叶中的所述至少一个定形成实现所述颗粒收集器与所述导叶中的所述至少一个之间的截面区域的减小，以限定用于所述冷却流体流的所述第一部分的加速区。
技术方案9. 根据技术方案8所述的喷嘴组件，其特征在于，截面区域的所述减小是连续的。
技术方案10. 根据技术方案9所述的喷嘴组件，其特征在于，截面区域的所述减小沿所述颗粒收集器的长度延伸。
技术方案11. 根据技术方案1所述的喷嘴组件，其特征在于，所述收集器入口还包括限定所述颗粒收集器的最小截面区域的扼流部。
技术方案12. 根据技术方案11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13. 根据技术方案12所述的喷嘴组件，其特征在于，所述间隙的所述长度与所述扼流部的所述直径之比在1:1到1:2之间。
技术方案14. 根据技术方案1所述的喷嘴组件，其特征在于，所述颗粒分离器为有效撞击器。
技术方案15. 根据技术方案1所述的喷嘴组件，其特征在于，所述流加速器限定沿纵向延伸穿过所述流加速器的第一纵轴线，而所述颗粒收集器限定沿纵向延伸穿过所述颗粒收集器的第二纵轴线。
技术方案16. 根据技术方案15所述的喷嘴组件，其特征在于，所述第一纵轴线和所述第二纵轴线平行但与彼此沿侧向失准，使得所述流加速器和所述颗粒收集器偏移。
技术方案17. 根据技术方案15所述的喷嘴组件，其特征在于，所述第一纵轴线和所述第二纵轴线关于从发动机中心线沿径向延伸的轴线成角失准。
技术方案18. 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，其限定具有冷却回路入口通路和吹扫流出口通路的内室；
冷却回路，其具有流体地联接于所述冷却回路入口通路并且将冷却流体流通过所述冷却回路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吹扫流出口通路并且限定吹扫流通路的第二部分；以及
有效撞击器，其位于所述室内以限定流动穿过所述有效撞击器的吹扫颗粒流体流，以及在所述有效撞击器外且在所述室内流动的减少颗粒冷却流体流；
其中所述有效撞击器与所述构件之间的空间的至少一部分具有减小的截面区域，以实现所述减少颗粒冷却流体流的加速。
技术方案19. 根据技术方案18所述的构件，其特征在于，所述有效撞击器具有所述减小颗粒冷却流体流通过其放出的间隙。
技术方案20. 根据技术方案19所述的构件，其特征在于，所述空间的减小的截面区域在所述间隙下游。
技术方案21. 根据技术方案20所述的构件，其特征在于，所述减小的截面区域沿所述有效撞击器的长度延伸。
技术方案22. 根据技术方案21所述的构件，其特征在于，所述减小的截面区域连续地减小。
技术方案23. 根据技术方案22所述的构件，其特征在于，所述减小的截面区域在所述间隙处开始。
技术方案24. 根据技术方案18所述的构件，其特征在于，所述减小的截面区域连续地减小。
技术方案25. 根据技术方案18所述的构件，其特征在于，所述构件包括叶片和导叶中的至少一种。
技术方案26. 一种用于具有壳内的压缩机、燃烧器和涡轮的燃气涡轮发动机的构件，所述构件包括：
本体，其限定具有冷却回路入口通路和吹扫流出口通路的内室；
冷却回路，其具有流体地联接于所述冷却回路入口通路并且将冷却流体流通过所述冷却回路入口通路供应至所述内室的第一部分，以及流体地联接于所述吹扫流出口通路并且限定吹扫流通路的第二部分；以及
有效撞击器，其位于所述内室内以限定流动穿过所述有效撞击器的吹扫颗粒流体流，以及在所述有效撞击器外且在所述室内流动的减少颗粒冷却流体流。
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为图2的翼型件组件中的一个的一部分的透视图。
图4为图3的导叶的截面图。
图5为图4的有效撞击器的近视图。
图6为图4的导叶的冷却流体流的截面图。
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在轴向方向上邻近涡轮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动到旋转叶片中，以使最大能量可由涡轮34抽取。护罩组件80邻近旋转叶片68，以最小化涡轮34中的流损失。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。内室82限定在导叶72的中空内部内。内部本体84可设置在内室82内，如冲击插入件。颗粒分离器86可设置在内部本体84内。一个或更多个膜孔88可将内室82流体地联接于导叶72的外表面。
包括第一旁通通道90a和第二旁通通道90b的一组旁通通道可分别在燃烧器30的径向外侧和内侧上设置在燃烧器30附近，提供了压缩机区段22与涡轮区段32之间通过至少一个开口92的流体连通，绕过燃烧器30。冷却回路由一系列发动机构件通路限定，其中箭头94示出了冷却回路内的冷却流体的流动路径。第一冷却流体94a流动穿过第一旁通通道90a，绕过燃烧器30，并且可从导叶72关于发动机中心线的径向外侧供给至导叶72。作为备选，第二冷却流体94b可流动穿过第二旁通通道90b，并且可从导叶72关于发动机中心线的径向内侧供给至导叶72。冷却流体可通过导叶72中的一个或更多个膜孔88排出，或者可通过护罩组件80或其它发动机构件放出。本文中的论述将关于第二冷却流94b描述，使得导叶72将沿径向向外的方向供给有冷却流体流。然而，该流动路径不应理解为限制性的，并且为提供至导叶72内的颗粒分离器86的冷却流体的一个流动路径的实例。
应当认识到的是，关于穿过涡轮区段32的导叶72的具有颗粒分离器86的冷却回路的论述是示例性的。包括颗粒分离器86的冷却回路可在LP压缩机24、HP压缩机26、HP涡轮34和LP涡轮36中的导叶中实施。作为备选，冷却回路可限定在附加的发动机构件，如非限制性实例中的压缩机叶片56,58、涡轮叶片68,70或护罩组件中。
图3示出了成周向排布置并且由弓形内带96和弓形外带98支承的多个静止导叶72。内冷却通道100和外冷却通道102可分别限定在内带96和外带98内。冷却通道100,102可通过导叶72的内室82与彼此流体连通。导叶72包括前缘104和后缘106。图3中所示的弓形区段具有近似36度的扇形角，并且为导叶72的喷嘴108的实例。在备选实施例中，可存在限定相应的喷嘴环108的任何数量的导叶72。导叶72、内带96和外带98可由已知材料制成，该已知材料包括但不限于钛合金、镍、陶瓷基质复合物和钴基合金。
转到图4，内部本体84可安装在导叶72内或者形成为其一部分，或者还可包括置于导叶72内的插入件如冲击插入件。内室82可至少部分地限定冷却回路的一部分，其具有至内室82的入口110和出口112。多个内部孔口114设置在内部本体84内，并且膜孔88延伸穿过导叶72的壁。尽管示出了仅两个内部孔口114和四个膜孔88，但应当认识到的是，任何数量的内部孔口114和膜孔88可在导叶72和内部本体84内的任何期望位置处使用。
颗粒分离器86还可包括部分地限定穿过导叶72的冷却回路的有效撞击器120。有效撞击器120可包括用于颗粒加速的第一部分122和用于颗粒收集的第二部分124。第一部分122安装在入口110附近并且与其流体连通。包括锥形会聚喷嘴的流加速器126限定第一部分122的会聚截面区域来形成加速入口128。
第二部分124包括颗粒收集器130，其具有内部吹扫导管132，内部吹扫导管132在收集器入口134与联接于出口112的收集器出口136之间延伸。颗粒收集器130内的吹扫导管132具有过渡到恒定截面中的增大的截面。收集器入口134与第一部分122的流加速器126对准。收集器出口136设置在吹扫导管132与出口112之间。颗粒收集器130还可包括增大的外部截面区域138，使得颗粒收集器130的截面在其从收集器入口134朝收集器出口136延伸时增大。
应当认识到的是，部分122,124的长度是示例性的，并且可包括关于导叶72的任何长度。此外，流加速器126和收集器入口134可相比于图示缩短或延长。此外，收集器入口134的位置可离流加速器126更近或更远，这可基于第一部分122和第二部分124的相应长度变化。更进一步，使用有效撞击器的构件的尺寸可确定部分122,124的相对长度和尺寸。
还应当认识到的是，尽管有效撞击器的第一部分122和第二部分124一条中心线关于另一中心线沿侧向对准，但部分122,124可偏移。例如，穿过第一部分122的纵轴线和穿过第二部分124的单独的纵轴线可偏移，使得侧向失准存在于第一部分122与第二部分124之间。此外，第一部分122和第二部分124的纵轴线可偏移角偏差，使得轴线可在一点处相交。此类角偏差可在任何方向上不大于二十度。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5，流加速器126处的加速入口128包括冷却空气通过其加速的加速区140。流加速器126包括朝加速器出口142的会聚截面区域，以限定加速器出口142处的喷嘴144。收集器入口134与加速器出口142间隔间隙146。环形延伸部148限定在间隙146内的朝收集器入口134的会聚部分。第二间隙154限定在环形延伸部148的端部与流加速器的端部之间。扼流部150由会聚的环形延伸部148的最小截面区域限定。扼流部150代表环形延伸部148的最小截面区域，并且不旨在理解为冷却流体的扼流。发散区段152设置在扼流部150与吹扫导管132之间，包括扼流部150与吹扫导管132之间的增大截面区域。就此而言，通过间隙146加速的任何流体流在进入发散区段152时减速。
应当认识到的是，流加速器126、喷嘴144、环形延伸部148、扼流部150、间隙146、第二间隙154以及发散区段152的几何形状如所示为示例性的。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，间隙146可关于扼流部150的直径确定，使得间隙146与扼流部150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6中，有效撞击器120在导叶72内从冷却流体流除去颗粒。尽管冷却流体流示为大致沿径向向外方向关于发动机中心线移动，但应当理解的是，有效撞击器120可使用在朝发动机中心线沿相反方向移动的冷却流体流中，或者在使冷却流体流沿任何方向定向的发动机构件内。冷却流体的入口流170通过入口110和有效撞击器120的第一部分122提供。入口流170在其进入流加速器126时加速成加速流172。加速流172离开有效撞击器120的第一部分122，并且分成包括主流174和副流176的两股单独的流。
可包括初始入口流170的大约90%的、移动穿过有效撞击器120入口的主流174将移动到内部本体84中作为主流174。可包括初始入口流170的大约其余10%的副流176将在有效撞击器120的第二部分124内行进到吹扫导管132中，限定吹扫流。内室82与吹扫导管132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%到10%的比。作为备选，有效撞击器120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。
一定量的颗粒可携带在从外部环境行进的冷却流体的初始流170内。颗粒可包括如污垢、沙、灰尘、火山灰或其它环境污染物的物质，其可与冷却流体一起行进穿过发动机系统。有效撞击器120在加速入口128处使入口流170加速成加速流172，使保持在冷却流体流内的颗粒加速。在冷却流体流离开流加速器126时，动量将颗粒传送穿过扼流部150并且到颗粒收集器130中。颗粒的质量限定用于颗粒的动量，其将颗粒传送穿过扼流部150并且到吹扫导管132中。冷却流体的较大部分可以以主流174进行转向，以行进穿过第一部分122并且到内室82中，而颗粒的动量不可关于主流174进行转向，并且约束成进入颗粒收集器130。就此而言，有效撞击器120操作成从入口流170除去一定量的颗粒，将主流174分成清洁流178并且将副流176分成污浊流180。在污浊流180移动穿过吹扫导管132时，10%的冷却流体通过出口106除去作为吹扫流体流182，其可提供用于发动机或车辆内的其它用途。应当认识到的是，尽管主流174为清洁流178，但其可仍包含并未传送到颗粒收集器130中的一定量的颗粒。
第二部分124的增大的截面区域138限定内部本体84内的会聚空间，使得沿增大的截面区域138的外表面移动的清洁流178沿内部本体84的长度加速成加速流184。就此而言，冷却流体的有效流将通过内部孔口114提供至内室82，将冷却流体提供至膜孔88，用于将冷却流体膜排出在导叶72的外表面上。作为备选，导叶72或导叶72的内部结构可具有减小的截面，其可关于颗粒收集器130为连续的，以产生加速流184。应当理解的是，由第二部分124的增大的截面区域138限定的内部本体84内的会聚空间是导叶72结构特有的，并且可在有效撞击器120在不同发动机构件中实施时不是必要的。
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，以便实现有效的冷却回路，同时使颗粒与冷却流体流分开。
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)

1.一种用于具有容纳在外壳内的压缩机、燃烧器和涡轮的燃气涡轮发动机的喷嘴组件，其中所述涡轮具有多个环形地布置的旋转叶片，包括所述喷嘴组件来限定所述涡轮的一个级，所述喷嘴组件包括：
至少一个导叶，其限定喷嘴，其中所述导叶中的至少一个具有带冷却回路入口通路和吹扫流出口通路的内室；
冷却回路，其具有流体地联接于所述冷却回路入口通路并且将冷却流体流通过所述冷却回路入口通路供应至所述内室的第一部分，以及流体地联接于所述吹扫流出口通路并且限定吹扫流通路的第二部分；以及
至少一个颗粒分离器，其位于所述内室内，并且具有带加速器入口和截面面积小于所述加速器入口的加速器出口的流加速器，以及具有收集器入口和收集器出口并且限定所述收集器入口与所述收集器出口之间的吹扫导管的颗粒收集器，其中所述收集器入口与所述加速器出口对准并且与其间隔以限定间隙，并且所述收集器出口流体地联接于所述吹扫流通路；
其中所述间隙的尺寸以及所述加速器出口和所述收集器入口的相对尺寸选择成使得离开所述加速器出口的所述冷却流体流的第一部分通过所述间隙流出，并且所述冷却流体流的第二部分直接从所述加速器出口流动横跨所述间隙并且到所述收集器入口中，其中颗粒携带在所述冷却流体流中，所述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。
2.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其特征在于，所述流加速器包括具有沿流动方向的减小截面的喷嘴。
3.根据权利要求2所述的喷嘴组件，其特征在于，所述流加速器的所述喷嘴具有锥形形状。
4.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其特征在于，所述颗粒收集器包括限定所述收集器入口的流减速器。
5.根据权利要求4所述的喷嘴组件，其特征在于，所述流减速器包括具有沿流动方向的增大截面的喷嘴。
6.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其特征在于，所述颗粒收集器包括具有增大截面区域的至少一部分，以实现所述颗粒收集器与所述导叶中的所述至少一个之间的截面区域的减小。
7.根据权利要求6所述的喷嘴组件，其特征在于，所述颗粒收集器的所述至少一部分包括连续地增大的截面区域。
8.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其特征在于，所述颗粒收集器和所述导叶中的所述至少一个定形成实现所述颗粒收集器与所述导叶中的所述至少一个之间的截面区域的减小，以限定用于所述冷却流体流的所述第一部分的加速区。
9.根据权利要求8所述的喷嘴组件，其特征在于，截面区域的所述减小沿所述颗粒收集器的长度延伸。
10.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其特征在于，所述颗粒分离器为有效撞击器。
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