CN107013335A - 用于高opr(t3)发动机的压缩机后转子边沿冷却 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于高OPR(T3)发动机的压缩机后转子边沿冷却。一方面，本公开内容针对一种用于燃气涡轮发动机的冷却回路。冷却回路包括具有连接部分的转子叶片以及具有第一轴向侧和第二轴向侧的转子盘。转子盘限定连接槽以及在第一轴向侧和第二轴向侧之间延伸的冷却通道。连接槽接纳连接部分以将转子叶片联接至转子盘。冷却空气流过冷却通道。

Description

用于高OPR(T3)发动机的压缩机后转子边沿冷却
技术领域
本公开内容大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于燃气涡轮发动机的冷却回路。
背景技术
燃气涡轮发动机大体上包括成串流顺序的入口区段、压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气进入入口区段且流至压缩机区段，在该处，一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气，直到其达到燃烧区段。燃料与压缩空气混合，且在燃烧区段内焚烧，从而产生燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段流动穿过限定在涡轮区段内的热气体通路，且然后经由排气区段流出涡轮区段。
在特定构造中，压缩机区段包括成串流顺序的低压压缩机("LP压缩机")和高压压缩机("HP压缩机")。LP压缩机和HP压缩机可包括一个或多个沿轴向间隔开的级。各个级均可包括一排沿周向间隔开的定子导叶，以及定位在该排定子导叶下游的一排沿周向间隔开的转子叶片。定子导叶将流过压缩机区段的空气引导到转子叶片上，转子叶片将动能给予空气以增大其压力。
大体上，期望的是燃气涡轮发动机具有高总体压力比("OPR"，压缩机区段的前部和后部处的停滞压力的比率)。通常，较高的OPR表示较高的燃气涡轮效率。然而，高OPR导致高压缩机排放温度和压缩机区段的后部或下游级中的高温。
转子叶片可由限制燃气涡轮发动机的OPR的材料构成。即，转子叶片的材料性质限制压缩机可经历的温度。在此方面，转子叶片的材料性质可妨碍燃气涡轮发动机的效率。因此，具有允许升高的压缩机温度的冷却回路的燃气涡轮发动机将是技术中受欢迎的。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中阐述，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明理解到。
一方面，本公开内容针对一种用于燃气涡轮发动机的冷却回路。冷却回路包括具有连接部分的转子叶片以及具有第一轴向侧和第二轴向侧的转子盘。转子盘限定连接槽以及在第一轴向侧和第二轴向侧之间延伸的冷却通道。连接槽接纳连接部分以将转子叶片联接至转子盘。冷却空气流过冷却通道。
本公开内容的另一方面针对一种具有压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段的燃气涡轮发动机。压缩机区段包括限定压缩气体通路的一排定子导叶和一排转子叶片。各个转子叶片包括连接部分以及具有第一轴向侧和第二轴向侧的转子盘。转子盘限定在第一轴向侧与第二周向侧之间延伸的冷却通道以及接纳转子叶片的连接部分以将转子叶片联接至转子盘的一个或多个连接槽。间隔物联接至转子盘且与一排定子导叶滑动接触。间隔物限定与冷却通道流体连通的延伸穿过其间的进气端口。来自压缩气体通路的冷却空气流过进气端口到冷却通道中。
技术方案1. 一种用于燃气涡轮发动机的冷却回路，包括：
包括连接部分的转子叶片；以及
包括第一轴向侧和第二轴向侧的转子盘，所述转子盘限定连接槽和在所述第一轴向侧与所述第二轴向侧之间延伸的冷却通道；
其中所述连接槽接纳所述连接部分以将所述转子叶片联接至所述转子盘；且
其中冷却空气流过所述冷却通道。
技术方案2. 根据技术方案1所述的冷却回路，其中，所述转子叶片和所述转子盘定位在所述燃气涡轮发动机的高压压缩机部分中。
技术方案3. 根据技术方案1所述的冷却回路，其中，所述连接部分为燕尾部，且所述连接槽为燕尾槽。
技术方案4. 根据技术方案3所述的冷却回路，其中，所述燕尾槽为轴向燕尾槽。
技术方案5. 根据技术方案3所述的冷却回路，其中，所述燕尾槽为周向燕尾槽。
技术方案6. 根据技术方案5所述的冷却回路，其中，所述冷却通道包括在所述第一轴向侧与所述周向燕尾槽之间延伸的第一部分和在所述周向燕尾槽与所述第二轴向侧之间延伸的第二部分，且其中冷却空气流过所述冷却通道的第一部分、所述周向燕尾槽和所述冷却通道的第二部分。
技术方案7. 根据技术方案1所述的冷却回路，其中，所述冷却通道定位在所述连接槽的径向内侧。
技术方案8. 根据技术方案1所述的冷却回路，其中，所述冷却空气从所述燃气涡轮发动机的压缩机部分放出。
技术方案9. 根据技术方案1所述的冷却回路，其中，所述转子叶片包括多个沿周向间隔开的转子叶片；其中所述连接槽包括多个沿周向间隔开的连接槽，所述多个沿周向间隔开的连接槽中的每一个接纳所述沿周向间隔开的转子叶片中的一个；且其中所述冷却通道包括多个冷却通道。
技术方案10. 根据技术方案9所述的冷却回路，其中，所述多个冷却通道中的每一个沿周向间隔开。
技术方案11. 一种燃气涡轮发动机，包括：
燃烧区段；
涡轮区段；以及
压缩机区段，包括：
一排定子导叶；
一排转子叶片，各个转子叶片包括连接部分，其中所述排的定子导叶和所述排的转子叶片限定压缩气体通路；
包括第一轴向侧和第二轴向侧的转子盘，所述转子盘限定在所述第一轴向侧与所述第二轴向侧之间延伸的冷却通道以及接纳所述转子叶片的连接部分以将所述转子叶片联接至所述转子盘的一个或多个连接槽；以及
联接至所述转子盘且与所述排的定子导叶滑动接触的间隔物，所述间隔物限定延伸穿过其间且与所述冷却通道流体连通的进气端口；
其中来自所述压缩气体通路的冷却空气流过所述进气端口到所述冷却通道中。
技术方案12. 根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第一轴向侧定位在所述第二轴向侧的上游，且其中所述冷却空气从所述第一轴向侧到所述第二轴向侧流过所述冷却通道。
技术方案13. 根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第一轴向侧定位在所述第二轴向侧的上游，且其中所述冷却空气从所述第二轴向侧到所述第一轴向侧流过所述冷却通道。
技术方案14. 根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其中，所述冷却通道包括在所述第一轴向侧与所述连接槽之间延伸的第一部分以及在所述连接槽与所述第二轴向侧之间延伸的第二部分，且其中冷却空气流过所述冷却通道的第一部分、所述连接槽和所述冷却通道的第二部分。
技术方案15. 根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其中，所述排的转子叶片包括多排转子叶片，且所述转子盘包括多个转子盘，且其中所述间隔物沿轴向定位在所述多排转子叶片中的两个之间。
技术方案16. 根据技术方案15所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个转子盘中的每一个的冷却通道沿径向对准。
技术方案17. 根据技术方案15所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃气涡轮发动机还包括：
联接所述多个转子盘中的两个的定位在所述间隔物的径向内侧的环形壁，其中所述环形壁、所述间隔物和所述两个转子盘共同地限定与所述两个转子盘的进气端口和冷却通道流体连通的腔。
技术方案18. 根据技术方案15所述的燃气涡轮发动机，其中，所述间隔物包括第一间隔物和定位在所述第一间隔物下游的第二间隔物，且其中所述第一间隔物限定所述出口端口，且所述第二间隔物限定与所述出口端口流体连通的进气端口。
技术方案19. 根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃气涡轮发动机还包括：
与所述进气端口流体连通且从所述进气端口沿径向向内延伸的管道，其中所述冷却空气从所述进气端口流动穿过所述管道到所述转子盘的径向内侧的位置，且其中所述冷却空气从所述转子盘的径向内侧的位置沿径向向外流至所述冷却通道。
技术方案20. 根据技术方案19所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃气涡轮发动机还包括：
圆锥形凸缘，其中所述冷却空气沿所述圆锥形凸缘从所述转子盘的径向内侧的位置流至所述冷却通道。
本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，且连同描述用于解释本发明的原理。
附图说明
针对本领域的普通技术人员的包括其最佳模式的本发明的完整且开放的公开内容在参照附图的说明书中提出，在附图中：
图1为根据本文公开的实施例的示例性高旁通涡扇类型的燃气涡轮发动机的示意性截面视图；
图2为图1中所示的涡扇的HP压缩机的截面侧视图，示出了由此限定的冷却回路的一个实施例；
图3为图2中所示的HP压缩机中的一排转子叶片的前视图，示出了多个轴向燕尾部、多个对应的轴向燕尾槽和多个冷却通道；
图4为图2中所示的HP压缩机中的一排定子导叶和一排转子叶片的侧视图，示出了周向燕尾部、对应的周向燕尾槽和多个冷却通道；
图5为类似于图2的HP压缩机的截面侧视图，示出了由此限定的冷却回路的另一个实施例；以及
图6为类似于图4的HP压缩机中的一排定子导叶和一排转子叶片的侧视图，示出了周向燕尾部、对应的周向燕尾槽，以及多个冷却通道的备选实施例。
本说明书和附图中对参考标号的重复使用意在表示本发明的相同或相似的特征或元件。
构件清单
10 涡扇喷气发动机
12 纵向或轴向中心线
14 风扇区段
16 核心/燃气涡轮发动机
18 外壳
20 入口
22 低压压缩机
24 高压压缩机
26 燃烧区段
28 高压涡轮
30 低压涡轮
32 喷气排气区段
34 高压轴/转轴
36 低压轴/转轴
38 风扇转轴/轴
40 风扇叶片
42 风扇壳或机舱
44 出口导向导叶
46 下游区段
48 旁通空气流通道
50 空气
52 入口部分
54 空气的第一部分
56 空气的第二部分
58 压缩空气
60 燃烧气体
62 LP涡轮导叶
64 LP涡轮叶片
66 HP涡轮导叶
68 HP涡轮叶片
70 LP压缩机导叶
72 LP压缩机叶片
74 HP压缩机导叶
76 HP压缩机叶片
78 压缩机级
80 压缩机级
82 压缩机级
84 压缩机级
86 压缩机级
88 一排定子导叶
90 一排转子叶片
92 转子盘
94 转子盘空间
96 压缩气体通路
96 冷却流
100 冷却回路
100' 冷却回路
101 冷却通道
101(a) 第一冷却通道部分
101(b) 第二冷却通道部分
102 迷宫式密封件
104 腔
106 壁
108 出口孔
110 圆锥形凸缘
111 排
112 出口导向导叶
114 轴向连接槽
116 轴向连接部分
118 进气端口
120 周向连接槽
122 周向连接部分
124 管道
126 管道出口
128 管道入口
130 第一轴向侧
132 第二轴向侧
134 管
136 圆锥形壁
138 压缩机排放压力密封件
140 圆锥形腔
142 轴向连接槽通道。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。各个示例通过阐释本发明的方式提供，而不限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中作出各种改型和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可结合另一个实施例使用以产生又一个实施例。因此，期望本发明覆盖归入所附权利要求和其等同物的范围内的此类改型和变型。
如本文使用的用语"第一"、"第二"和"第三"可互换使用以将一个构件与另一个区分开，且不意在表示独立构件的位置或重要性。
用语"上游"和"下游"是指相对于流体通路中的流体流的相对方向。例如，"上游"是指流体流出的方向，且"下游"是指流体流至的方向。
现在参看附图，其中相同的数字表示贯穿附图的相同元件，图1为可结合本文公开的各种实施例的示例性高旁通比涡扇类型燃气涡轮发动机10("涡扇10")的示意性截面视图。如图1中所示，涡扇10限定为了参照的延伸穿过其间的纵向或轴向中心轴线12。大体上，涡扇10可包括设置在风扇区段16下游的核心涡轮或燃气涡轮发动机14。
核心涡轮发动机14可大体上包括限定环形入口20的大致管状的外壳18。外壳18可由单个壳或多个壳形成。外壳18包围成串流关系的：具有增压器或低压压缩机22("LP压缩机22")和高压压缩机24("HP压缩机24")的压缩机区段，燃烧区段26，具有高压涡轮28("HP涡轮")和低压涡轮30("LP涡轮30")的涡轮区段，以及排气区段32。高压轴或转轴34("HP"轴34)传动地联接HP涡轮28和HP压缩机24。低压轴或转轴36("LP轴36")传动地联接LP涡轮30和LP压缩机22。LP轴36还可联接至风扇区段16的风扇转轴或轴38。在一些实施例中，LP轴36可直接地联接至风扇轴38(即，直接传动构造)。在备选构造中，LP轴36可经由减速齿轮39联接至风扇轴38(即，间接传动或齿轮传动构造)。
如图1中所示，风扇区段16包括多个风扇叶片40，其联接至风扇轴38且从风扇轴38沿径向向外延伸。环形风扇壳或机舱42沿周向包围风扇区段16和/或核心涡轮14的至少一部分。机舱42可相对于核心涡轮14由多个沿周向间隔开的出口导向导叶44支撑。此外，机舱42的下游区段46可包围核心涡轮14的外部以限定其间的旁通空气流通道48。
如图1中所示，空气50在其操作期间进入涡扇10的入口部分52。空气50的第一部分54流入旁通流通道48中，而空气50的第二部分56流入LP压缩机22的入口20中。联接至LP轴36的LP压缩机定子导叶70和LP压缩机转子叶片72的一个或多个连续级逐渐地压缩通过LP压缩机22流至HP压缩机24的途中的空气50的第二部分56。接下来，联接至HP轴34的HP压缩机定子导叶74和HP压缩机转子叶片76的一个或多个连续级进一步压缩流过HP压缩机24的空气50的第二部分56。这将压缩空气58提供至燃烧区段26，在该处，其与燃料混合且焚烧以提供燃烧气体60。
燃烧气体60流过HP涡轮28，在该处，联接至HP轴34的HP涡轮定子导叶66和HP涡轮转子叶片68的一个或多个连续级从其获得动能和/或热能的第一部分。该能量获取支持HP压缩机24的操作。燃烧气体60然后流过HP涡轮30，在该处，联接至LP轴36的LP涡轮定子导叶62和LP涡轮转子叶片64的一个或多个连续级从其获得热能和/或动能的第二部分。该能量获取引起LP轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇轴38的旋转。燃烧气体60然后通过其排气区段32流出核心涡轮14。
连同涡扇10，核心涡轮14用作相似的目的，且在陆基燃气涡轮、其中空气50的第一部分54与空气50的第二部分56的比率小于涡扇的那些的涡轮喷气发动机以及其中风扇区段16没有机舱42的无函道风扇发动机中遇到类似的环境。在涡扇、涡轮喷气发动机和无函道发动机中的每一个中，减速装置(例如，减速齿轮箱39)可包括在任何轴和转轴之间。例如，减速齿轮箱39可设置在LP轴36与风扇区段16的风扇轴38之间。
图2更详细示出了HP压缩机24。如其中绘出的那样，HP压缩机24限定轴向方向A、径向方向R和周向方向C。大体上，轴向方向A大体上平行于纵轴线12延伸，径向方向R从纵轴线12正交地向外延伸，且周向方向C围绕纵轴线12同心地延伸。
HP压缩机24包括一个或多个连续级。例如，图2中所示的实施例包括第一级78、定位在第一级78的轴向下游的第二级80、定位在第二级80的轴向下游的第三级82、定位在第三级82的轴向下游的第四级84，以及定位在第四级84的轴向下游的第五级86。但是，HP压缩机24可按需要或期望具有更多或更少级。HP压缩机24的一些实施例(如，图2中所示的一个)包括沿轴向定位在其末级(例如，图2中所示的实施例中的第五级86)下游的一排111沿周向间隔开的出口导向导叶或扩散器导叶112。
各个级78、80、82、84、86包括一排88定子导叶74和一排90转子叶片76。排88中的定子导叶74沿周向间隔开。类似地，排90中的转子叶片76也沿周向间隔开。在图2中所示的实施例中，转子叶片76的排90沿轴向定位在定子导叶84的排88的下游。各个转子叶片76包括从其沿径向向内延伸的连接部分，以用于与对应的转子盘92联接，如将在下文中更详细论述的那样。连接部分可为轴向燕尾部116(图3)、周向燕尾部122(图4)、枞树部(未示出)，或任何其它适合的连接部分形状。
各个级78、80、82、84、86的定子导叶74的排88和转子叶片76的排90共同地限定压缩气体通路96，空气50的第二部分56流过该通路96。具体而言，定子导叶74将空气50的第二部分56引导到转子叶片76上，其将动能给予空气50的第二部分56。在此方面，转子叶片76将流过HP压缩机24的空气50的第二部分56转变成压缩空气58。出口导向导叶112(如果包括)将压缩空气58流引导到燃烧区段26中。
各个级78、80、82、84、86还包括转子盘92，其联接至转子叶片76的对应排90。在图2中所示的实施例中，HP压缩机24包括压缩机排放压力("CDP")密封件138，其联接至HP轴34，沿轴向定位在第五级86中的转子盘92的下游。在图2中所示的实施例中，CDP密封件138的径向外端定位在转子盘92的径向外端的径向内侧。因此，图2中所示的HP压缩机24包括五个转子盘92和一个CDP密封件138。但是，HP压缩机24可按需要或期望包括更多或更少转子盘92。
各个转子盘92包括一个或多个连接槽，其接纳对应排90的转子叶片76的连接部分(例如，轴向燕尾部116、周向燕尾部112、枞树部等)。HP压缩机24的第二级到第五级80、82、84、86中的转子盘92限定多个轴向燕尾槽114。如图3中更具体所示，轴向燕尾槽114沿轴向方向A在转子盘92的第一轴向表面130与定位在第一轴向表面130下游的转子盘92的第二轴向表面132(图2和图4)之间延伸。多个轴向燕尾槽114中的每一个沿转子盘92周向地间隔开。在此方面，转子叶片76的各个轴向燕尾部116滑入一个轴向燕尾槽114中，从而形成转子叶片76的沿周向间隔开的排90。再参看图2，第一级76的转子盘92限定单个周向燕尾槽120。如图4中更具体所示，周向燕尾槽120围绕转子盘92连续地且沿周向延伸。在此方面，转子叶片76的周向燕尾部122中的每一个按顺序滑入周向燕尾槽120中，从而形成转子叶片76的沿周向间隔开的排90。然而，在备选实施例中，级78、80、82、84、86中的转子盘92可限定轴向燕尾槽114、周向燕尾槽120、枞树槽和/或任何其它适合的连接槽。此外，HP压缩机24可包括轴向燕尾槽114、周向燕尾槽120、枞树槽和/或任何其它适合的连接槽的任何组合。在图2中所示的实施例中，CDP密封件138并未限定连接槽。
环形壁106联接各个相邻成对的转子盘92。在图2中所示的实施例中，例如，第一环形壁106联接第一级78和第二级80的转子盘92。第二环形壁106联接第二级80和第三级82的转子盘92。第三环形壁106联接第三级82和第四级84的转子盘92。第四环形壁106联接第四级84和第五级86的转子盘92。图2中所示的实施例还包括圆锥形壁136，其联接第五级86的转子盘92和附接至HP轴34的CDP密封件138。在此方面，所有转子盘92都在HP涡轮28驱动HP轴34时一齐旋转。此外，环形壁106和圆锥形壁136中的每一个与各个对应的相邻成对的转子盘92和/或由此联接的CDP密封件138共同限定转子盘空间94。
联接件(诸如迷宫式密封件102)也定位在各个相邻成对的转子盘92之间。例如，在图2中所示的实施例中，第一迷宫式密封件102定位在第一级78和第二级80的转子盘92之间。第二迷宫式密封件102定位在第二级80和第三级82的转子盘92之间。第三迷宫式密封件102定位在第三级82和第四级84的转子盘92之间。第四迷宫式密封件102定位在第四级84和第五级86的转子盘92之间。图2中所示的实施例还包括定位在第五级86的转子盘92与CDP密封件138之间的圆锥形凸缘110。在此方面，迷宫式密封件102、转子盘92和圆锥形凸缘110共同限定压缩气体通路96的径向内边界。迷宫式密封件102防止空气50的第二部分54跨过压缩机级78、80、82、84、86的级间泄漏。此外，迷宫式密封件102允许定子导叶74的排88中的每一个与相邻转子盘92之间的相对旋转。这允许转子叶片76旋转，同时定子导叶74保持静止。在其它实施例中，联接件可为刷式密封件(未示出)或任何类型的适合的密封件。
各个迷宫式密封件102与对应的环形壁106和对应的成对相邻转子盘92的组合限定环形腔104。环形腔104中的每一个与对应的转子盘空间94沿轴向对准且定位在其径向外侧。此外，圆锥形凸缘110和圆锥形壁136共同限定其间的大体上圆锥形的腔140。
现在参看图2和图3，HP涡轮24限定冷却回路100的一个实施例。大体上，冷却回路100接纳沿压缩气体通路96流动的空气50的第二部分56中的一些。流过冷却回路100的空气50的部分将在下文中称为冷却空气98。冷却回路100然后使冷却空气98流通穿过HP压缩机24的各个区域，如将在下文更详细描述的那样。冷却回路然后将冷却空气98排回压缩气体通路96(图2)中或HP涡轮28(图5)中。
冷却回路100包括进气端口118，进气端口118由一个迷宫式密封件102限定且沿径向延伸穿过其。在图2中所示的实施例中，进气端口118延伸穿过第四级84中的迷宫式密封件102。但是，进气端口118也可延伸穿过HP压缩机24中的任何其它级78、80、82、86中的迷宫式密封件102。在图2中所示的实施例中，进气端口118也沿径向延伸穿过对应的环形壁106。在其它实施例中，进气端口118可仅沿径向延伸穿过迷宫式密封件102以提供压缩气体通路96与对应的腔104之间的流体连通。进气端口118允许空气50的第二部分56中的一些流过HP压缩机24(即，冷却空气98)来进入冷却回路100。
图2中所示的冷却回路100还包括限定延伸穿过其间的管道124的管134。具体而言，管道124在管134的入口128与管134的出口126之间延伸。入口128联接至进气端口118且与进气端口118流体连通。出口126邻近LP轴36定位在入口128的径向内侧，LP轴36定位在转子盘92的径向内侧。在此方面，管134定位在转子盘空间94中且在其中大体上沿径向延伸。然而，备选实施例可不包括管134。即，进气端口118可将冷却空气98供应至对应的环形腔106或转子盘空间94。
冷却回路100还包括一个或多个冷却通道101。具体而言，该一个或多个冷却通道101中的每一个由转子盘92中的一个限定。在图2中所示的实施例中，第二级80、第三级82、第四级84和第五级86中的转子盘92分别限定一个冷却通道101。然而，在其它实施例中，更多或更少的转子盘92可限定冷却通道101。实际上，HP压缩机24中的任何数目的转子盘92都可限定冷却通道101，只要至少一个转子盘92限定冷却通道101。此外，各个转子盘92限定一个以上的冷却通道101。
各个冷却通道101沿轴向延伸穿过对应的转子盘92。具体而言，各个冷却通道101在转子盘92的第一轴向侧130与沿轴向定位在第一轴向侧130的下游的转子盘92的第二轴向侧132之间延伸。在此方面，各个冷却通道101提供各个相邻环形腔104之间的流体连通。由第五级86的转子盘92限定的冷却通道101可与圆锥形腔140流体连通。在图3中所示的实施例中，冷却通道101定位在轴向燕尾槽114的径向内侧。冷却通道101还可如图2中所示的那样沿径向对准。此外，冷却通道101也定位在其它类型的连接槽的径向内侧。在一些实施例中，诸如图3中所示的实施例，冷却通道101可在转子盘92中沿周向间隔开且与轴向燕尾槽114沿周向对准。如图3中所示，冷却通道101可具有圆形截面；但冷却通道101可具有任何适合的截面(例如，椭圆、半球形、矩形等)。一些实施例可不包括冷却通道101。
此外，图2中所示的冷却回路100包括出口端口108，其由一个迷宫式密封件102限定且沿径向延伸穿过其间。在图2中所示的实施例中，出口端口108限定为穿过第二级80中的迷宫式密封件102。但是，出口端口108也可限定为穿过HP压缩机24中的任何其它级78、82、84、86中的迷宫式密封件102。在图2中所示的实施例中，出口端口108允许压缩气体通路96与对应的环形腔104之间的流体连通。因此，出口端口108允许冷却空气98流出冷却管道100。
在操作中，冷却空气98流过冷却回路100，从而冷却HP压缩机24的各个区域。在图3中所示的实施例中，冷却空气98在沿径向向内流过管道124之前经由进气端口118进入冷却回路100。在至少一些转子盘92的径向内侧的位置处流出管道124的出口126之后，冷却空气98沿LP轴36或径向地定位在转子盘92与LP轴36之间的任何其它构件轴向地向下游流至CDP密封件138。冷却空气98然后沿径向向外流动且流入圆锥形腔140中。冷却空气98从圆锥形腔140流过第五级86转子盘92中的冷却通道101到与第五级86定子导叶74沿轴向对准的环形腔104中。接下来，冷却空气98流过第四级84转子盘92中的冷却通道101到与第四级84定子导叶74沿轴向对准的环形腔104中。然后，冷却空气98流过第三级82转子盘92中的冷却通道101到与第三级82定子导叶74沿轴向对准的环形腔104中。冷却空气98然后流过第二级80转子盘92中的冷却通道101到与第二级80定子导叶74沿轴向对准的环形腔104中。冷却空气98然后通过出口端口108流出冷却回路100，且流回到压缩气体通路96中。
在不包括冷却通道101的实施例中，冷却空气98可流过轴向连接槽114的轴向连接槽通道142。如图3中所示，轴向连接部分122可不填充整个轴向连接槽114。在此方面，轴向连接槽通道142形成在轴向连接槽114中。因此，冷却空气98可在与冷却通道101相同的方式下流过轴向连接槽通道142。除冷却通道101外或替代其，冷却空气98可流过轴向连接槽通道142。
在此方面，流过冷却回路100的冷却空气98从转子盘92、迷宫式密封件102、定子导叶74和/或转子叶片76吸收热，从而冷却它们。这允许HP压缩机24在高于常规HP压缩机的温度下操作，从而允许涡扇10以较高OPR操作。
在图2中所示的实施例中，冷却空气98在上游方向上流过冷却通道101(即，相对于压缩气体通路96中的流动方向)。即，冷却空气98从转子盘92的第二轴向侧132流至转子盘92的第一轴向侧130，第一轴向侧130沿轴向位于第二轴向侧132的上游。然而，在其它实施例中，冷却空气98可向下游流过冷却通道101(即，相对于穿过压缩气体通路96的流动)。
此外，在图2中所示的实施例中，出口端口108沿轴向定位在进气端口118的上游。然而，在备选实施例中，出口端口108也可沿轴向定位在进气端口118的下游。
图5和图6示出了由HP压缩机24限定的冷却回路100'的备选实施例。具体而言，冷却空气98大体上向下游(即，相对于压缩气体通路96中的流动方向)流过冷却回路100'且排入HP涡轮28中。在此方面，冷却回路100'不包括由HP压缩机24中的一个迷宫式密封件102限定的出口端口108。此外，进气端口118定位在HP压缩机24(例如，在图5中所示的实施例中在第二级80中)的大体上游部分(即，相对于冷却回路100)处。图5中绘出的HP压缩机24与图2中绘出的大致相同。
图5和图6中示出了冷却通道的备选实施例。更具体而言，各个转子盘92限定第一冷却通道部分101(a)和第二冷却通道部分101(b)。第一冷却通道部分101(a)在转子盘92的第一轴向侧130与周向燕尾槽120之间延伸。以类似方式，第二冷却通道部分101(b)在周向燕尾槽120与转子盘92的第二轴向侧132之间延伸。在此方面，第一冷却通道101(a)流体地联接对应的转子盘92上游的相邻环形腔104以及由此限定的周向燕尾槽120。类似地，第二冷却通道部分100(b)流体地联接对应的转子盘92下游的相邻环形腔104以及由此限定的周向燕尾槽120。在图6中所示的实施例中，第一冷却通道101(a)和第二冷却通道101(b)朝周向燕尾槽120沿径向向外成角度地延伸。在备选实施例中，替代第一冷却通道部分101(a)和第二冷却通道部分101(b)或除此之外，冷却回路100'可包括图2和图4中所示的冷却通道101。
在操作中，冷却空气98流过冷却回路100'以很类似于冷却回路100来冷却HP压缩机24的各个区域。具体而言，冷却空气98经由进气端口118进入冷却回路100'，且更具体是与第二级80定子导叶74轴向对准的环形腔104。冷却空气98然后流过第一冷却通道部分101(a)、周向燕尾槽120，以及由第二级80转子盘92限定的第二冷却通道部分101(b)，且进入与第三级82定子导叶74沿轴向对准的环形腔104中。接下来，冷却空气98流过第一冷却通道部分101(a)、周向燕尾槽120，以及由第三级82转子盘92限定的第二冷却通道部分101(b)，且进入与第四级84定子导叶74沿轴向对准的环形腔104中。然后，冷却空气98流过第一冷却通道部分101(a)、周向燕尾槽120，以及由第四级84转子盘92限定的第二冷却通道部分101(b)，且进入与第五级86定子导叶74沿轴向对准的环形腔104中。冷却空气98接下来流过第一冷却通道部分101(a)、周向燕尾槽120和由第五级86转子盘92限定的第二冷却通道部分101(b)，且进入圆锥形腔140中。在流过圆锥形腔140之后，冷却空气98在CDP密封件138与LP轴36之间沿轴向向下游流至HP涡轮28之前，沿径向向内流过第五级86转子盘92与CDP密封件138之间的转子盘空间94。
在图5中所示的实施例中，冷却空气98在下游方向(即，相对于压缩气体通路96中的流动方向)上流过冷却通道101。即，冷却空气98从转子盘92的第一轴向侧130流至转子盘92的第二轴向侧132，第二轴向侧132沿轴向位于第一轴向侧130的下游。
尽管下文在HP压缩机24的各种实施例的背景下描述了冷却回路100、100'，但冷却回路100、100'也可用于LP压缩机22、HP压缩机28和/或LP涡轮30中。
该书面描述使用示例来公开本发明，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以及执行任何包含的方法。本发明可申请专利的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示例。如果这些其它示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构要素，则意在使这些其它示例处于权利要求的范围内。

Claims (10)

1. 一种用于燃气涡轮发动机(10)的冷却回路(100,100')，包括：
包括连接部分(116,122)的转子叶片(64,68,72,76)；以及
包括第一轴向侧(130)和第二轴向侧(132)的转子盘(92)，所述转子盘(92)限定连接槽(114,120)和在所述第一轴向侧(130)与所述第二轴向侧(132)之间延伸的冷却通道(101,101(a),101(b))；
其中所述连接槽(114,120)接纳所述连接部分(116,122)以将所述转子叶片(64,68,72,76)联接至所述转子盘(92)；且
其中冷却空气(98)流过所述冷却通道(101,101(a),101(b))。
2.根据权利要求1所述的冷却回路(100,100')，其特征在于，所述连接部分(116,122)为燕尾部(116,122)，且所述连接槽(114,120)为燕尾槽(114,120)。
3.根据权利要求3所述的冷却回路(100,100')，其特征在于，所述燕尾槽(114,120)为轴向燕尾槽(114)。
4.根据权利要求3所述的冷却回路(100,100')，其特征在于，所述燕尾槽(114,120)为周向燕尾槽(120)。
5.根据权利要求5所述的冷却回路(100,100')，其特征在于，所述冷却通道(101,101(a),101(b))包括在所述第一轴向侧(130)与所述周向燕尾槽(120)之间延伸的第一部分(101(a))和在所述周向燕尾槽(120)与所述第二轴向侧(132)之间延伸的第二部分(101(b))，且其中冷却空气(98)流过所述冷却通道(101,101(a),101(b))的第一部分(101(a))、所述周向燕尾槽(120)和所述冷却通道(101,101(a),101(b))的第二部分(101(b))。
6.根据权利要求1所述的冷却回路(100,100')，其特征在于，所述冷却通道(101,101(a),101(b))定位在所述连接槽(114,120)的径向内侧。
7.根据权利要求1所述的冷却回路(100,100')，其特征在于，所述冷却空气(98)从所述燃气涡轮发动机(10)的压缩机部分(22,24)放出。
8.根据权利要求1所述的冷却回路(100,100')，其特征在于，所述转子叶片(64,68,72,76)包括多个沿周向间隔开的转子叶片(64,68,72,76)；其中所述连接槽(114,120)包括多个沿周向间隔开的连接槽(114)，所述多个沿周向间隔开的连接槽(114)中的每一个接纳所述沿周向间隔开的转子叶片(64,68,72,76)中的一个；且其中所述冷却通道(101,101(a),101(b))包括多个冷却通道(101,101(a),101(b))。
9.根据权利要求9所述的冷却回路(100,100')，其特征在于，所述多个冷却通道(101,101(a),101(b))中的每一个沿周向间隔开。
10.一种燃气涡轮发动机(10)，包括：
燃烧区段(26)；
涡轮区段(28,30)；以及
压缩机区段(22,24)，包括：
一排(88)定子导叶(70,74)；
一排(90)转子叶片(72,76)，各个转子叶片(72,76)包括连接部分(116,122)，其中所述排(88)的定子导叶(70,74)和所述排(90)的转子叶片(72,76)限定压缩气体通路(96)；
包括第一轴向侧(130)和第二轴向侧(132)的转子盘(92)，所述转子盘(92)限定在所述第一轴向侧(130)与所述第二轴向侧(132)之间延伸的冷却通道(101,101(a),101(b))以及接纳所述转子叶片(72,76)的连接部分(116,122)以将所述转子叶片(72,76)联接至所述转子盘(92)的一个或多个连接槽(114,120)；以及
联接至所述转子盘(92)且与所述排(88)的定子导叶(70,74)滑动接触的间隔物(102)，所述间隔物(102)限定延伸穿过其间且与所述冷却通道(101,101(a),101(b))流体连通的进气端口(118)；
其中来自所述压缩气体通路(96)的冷却空气(98)流过所述进气端口(118)到所述冷却通道(101,101(a),101(b))中。
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