CN107023391A - 用于压缩机扩散槽口的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于压缩机扩散槽口的系统及方法。其中，一种用于燃气涡轮发动机的压缩机包括定子和转子。定子包括分别附接到第一静叶平台和第二静叶平台上的第一定子静叶和第二定子静叶。转子包括相对于定子旋转的多个转子叶片。内定子壳支承第一静叶平台和第二静叶平台，且包围定子和转子。外定子壳包围内定子壳，且放气腔设置在其间。至少一个扩散器设置在第一静叶平台与第二静叶平台之间，且构造成允许在内定子壳与放气腔之间的空气连通。扩散器的出口开口在与内定子壳和外定子壳分开的位置处设置在放气腔内。

Description

用于压缩机扩散槽口的系统及方法
技术领域
本公开内容的领域大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及从燃气涡轮发动机的压缩机抽出空气。
背景技术
燃气涡轮发动机通常包括多级轴流式高压压缩机，其将高压空气供应至燃烧器。压缩机包括多个级。各个级由称为定子的静止构件和称为转子的将功加至系统的旋转构件构成。压缩的级间空气的一部分可抽出用于涡轮区段冷却、机身加压(airframepressurization)、防冰和其它使用。由于功在其流过压缩机的各个级时加至空气，通常来自许多转子叶片的高速旋转，故期望在一定数目的级之后从压缩机抽出或放出空气。
少量空气可经由压缩机壳系统内的放气槽口开口(bleed slot opening)抽出。一些已知的放气槽包括连结在一起来产生具有多个放气槽口开口的分段的环形环的两个悬臂壳的组件。然而，这两个壳之间的接头产生空气流穿过放气槽口开口的泄漏通路，且因此产生可在放气腔的下游恢复的压力损失。此外，已知的放气槽组件的分开的件已知在燃气涡轮发动机的操作期间相对于彼此移动，这通常看到复杂且有效热动力环境中的高温和压力。此移动产生放气腔中的附加泄漏通路和压力损失，这是非期望的。此外，一些已知放气槽的形状产生沿其长度的死区，在该处空气显著更慢地流过放气槽，从而产生进一步的非期望的压力损失。
发明内容
在一个实施例中，一种用于燃气涡轮发动机的压缩机包括定子和转子。定子包括第一定子静叶和第二定子静叶。第一定子静叶附接到第一静叶平台上，且第二定子静叶附接到第二静叶平台上。转子包括构造成相对于定子静叶旋转的多个转子叶片。压缩机还包括支承第一静叶平台和第二静叶平台的内定子壳，以及包围内定子壳的外定子壳。内定子壳包围其中的定子和转子。放气腔设置在内定子壳与外定子壳之间，且至少一个扩散器设置在第一静叶平台与第二静叶平台之间。扩散器包括入口开口、出口开口，以及在入口开口与出口开口之间的空气通路。扩散器构造成允许在内定子壳的内部与放气腔之间的空气连通，且出口开口在与内定子壳和外定子壳分开的位置处设置在放气腔内。
在另一个实施例中，一种用于制造燃气涡轮发动机的多级压缩机的方法，该燃气涡轮发动机包括附接到连接至定子壳的多个静叶平台上的多个定子静叶，该方法包括以下步骤：将定子壳构造成内部和外部，将至少一个空气流槽口(airflow slot)形成到整体环形环(monolithic annular ring)中，至少一个空气流槽口从整体环形环的内圆周沿径向延伸至整体环形环的外圆周，以及将整体环形环设置在多个静叶平台中的两个相邻平台之间，使得整体环形的内圆周沿轴向方向与多个静叶平台的纵向方向大致对准。
在又一个实施例中，一种用于飞行器发动机压缩机的扩散器包括具有环形前壁和环形后壁的环形整体(annular monolithic body)。环形前壁和环形后壁各自从环形整体的内圆周沿径向延伸至环形整体的外圆周。环形整体作为环形前壁与环形后壁之间的厚度，且包括沿径向设置在环形前壁与环形后壁之间的环形整体中的多个平滑的空气通路。多个平滑的空气通路构造成允许环形整体的内圆周与外圆周之间的空气连通。多个平滑的空气通路中的各个包括内截面面积，其从内圆周到外圆周逐渐变宽。
技术方案1. 一种用于燃气涡轮发动机的压缩机，所述压缩机包括设置在内定子壳内的转子和定子以及设置在所述内定子壳外的放气腔，所述定子包括固定地联接到所述内定子壳上的多个定子静叶，且所述转子包括构造成相对于所述多个定子静叶旋转的多个转子叶片，所述压缩机包括：
沿所述内定子壳设置在所述多个定子静叶的两个相邻定子静叶之间的至少一个扩散器，所述至少一个扩散器包括：
包括环形前壁和环形后壁的环形环，所述环形前壁和所述环形后壁各自从所述环形环的内圆周沿径向延伸至所述环形环的外圆周，所述环形环具有在所述环形前壁与所述环形后壁之间的厚度；以及
包括设置在所述内定子壳内的入口开口和在与所述内定子壳分开的位置处设置在所述放气腔内的出口开口的至少一个空气通路，所述至少一个空气通路构造成允许在所述转子与所述放气腔之间的空气连通。
技术方案2. 根据技术方案1所述的压缩机，其特征在于，所述至少一个扩散器的所述空气通路在所述出口开口处宽于所述入口开口处。
技术方案3. 根据技术方案2所述的压缩机，其特征在于，所述空气通路包括在所述出口开口附近的截头圆锥形。
技术方案4. 根据技术方案2所述的压缩机，其特征在于，所述空气通路包括在所述入口开口处的弯曲形状，所述弯曲形状从所述内定子壳的所述内部朝所述出口开口延伸。
技术方案5. 根据技术方案4所述的压缩机，其特征在于，所述至少一个空气通路的所述弯曲形状包括大于沿向后方向的沿所述环形环的向前方向的曲率半径。
技术方案6. 根据技术方案1所述的压缩机，其特征在于，所述环形环包括圆周，且所述至少一个空气通路包括均匀地分布在所述环形环的所述圆周的各处的多个空气通路。
技术方案7. 根据技术方案6所述的压缩机，其特征在于，所述环形环形成为单个整体环。
技术方案8. 根据技术方案6所述的压缩机，其特征在于，所述环形环还包括用于与所述两个相邻的定子静叶的前定子静叶固定地联接的前附接部分，以及用于与所述两个相邻的定子静叶的后定子静叶固定地联接的第一后附接部分。
技术方案9. 根据技术方案8所述的压缩机，其特征在于，所述环形环还包括用于与所述内定子壳固定地联接的第二后附接部分，所述第一后附接部分和所述第二后附接部分设置在所述内定子壳与所述环形环的所述出口开口之间。
技术方案10. 根据技术方案1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机还包括包绕所述内定子壳和所述放气腔的外定子壳，且所述压缩机还包括联接到所述外定子壳上的管路系统。
技术方案11. 根据技术方案10所述的压缩机，其特征在于，所述管路系统包括构造成控制在所述放气腔与所述管路系统之间的空气连通量的可调整的孔板。
技术方案12. 根据技术方案10所述的压缩机，其特征在于，所述可调整的孔板设置在所述外定子壳的开口内。
技术方案13. 一种用于制造包括附接到连接至定子壳上的多个静叶平台上的多个定子静叶的燃气涡轮发动机的多级压缩机的方法，所述方法包括以下步骤：
将所述定子壳构造成内部和外部；
将至少一个空气流槽口形成到整体环形环中，所述至少一个空气流槽口从所述整体环形环的内圆周沿径向延伸至所述整体环形环的外圆周；以及
将所述整体环形环设置在所述多个静叶平台的两个相邻的静叶平台之间，使得所述整体环形环的内圆周沿所述轴向方向与所述多个静叶平台的纵向方向大致对准。
技术方案14. 根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述形成步骤还包括使所述至少一个空气流槽口从所述内圆周附近的所述整体环形环的前部弯曲。
技术方案15. 根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述形成步骤还包括将所述外圆周附近的所述至少一个空气流槽口的宽度增大到大于所述内圆周附近的所述至少一个空气流槽口的宽度的量。
技术方案16. 根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述形成步骤还包括以环形均匀分布形成沿径向穿过所述整体环形环的多个相等尺寸的空气流槽口。
技术方案17. 一种用于飞行器发动机压缩机的扩散器，所述扩散器包括：
具有环形前壁和环形后壁的环形整体，所述环形前壁和所述环形后壁各自从所述环形整体的内圆周沿径向延伸至所述环形整体的外圆周，所述环形整体具有在所述环形前壁与所述环形后壁之间的厚度；以及
在所述环形前壁与所述环形后壁之间沿径向设置在所述环形整体中的多个平滑空气通路，所述多个平滑空气通路构造成允许在所述环形整体的所述内圆周与所述外圆周之间的空气连通，
其中，所述多个平滑的空气通路中的各个包括从所述内圆周到所述外圆周逐渐变宽的内截面面积。
技术方案18. 根据技术方案17所述的扩散器，其特征在于，所述多个平滑的空气通路中的各个在所述内圆周附近弯曲。
技术方案19. 根据技术方案17所述的扩散器，其特征在于，所述内圆周构造成与包绕穿过所述压缩机的主空气流通路的压缩机壳对准。
技术方案20. 根据技术方案19所述的扩散器，其特征在于，所述外圆周构造成在与所述压缩机壳间隔开的位置处终止于所述压缩机的所述放气腔内。
附图说明
在参照附图阅读以下详细描述时，本公开内容的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，附图中相似的标号表示附图各处相似的部分，在附图中：
图1到图2示出了本文所述的方法和系统的示例性实施例。
图1为燃气涡轮发动机的示意性截面视图。
图2为可结合图1中所示的燃气涡轮发动机使用的多级压缩机的侧视图。
尽管各种实施例的特定特征可在一些图中示出而在其它图中未示出，但这仅是为了方便。任何附图的任何特征可与任何其它附图的任何特征相组合地进行参照和/或要求保护。
除非另外指出，否则本文提供的附图意在示出本公开内容的实施例的特征。这些特征相信是可适用于多种系统，包括本公开内容的一个或多个实施例。因此，附图不意在包括本文公开的实施例的实施所需的本领域的普通技术人员已知的所有常规特征。
零件清单
100 燃气涡轮发动机
102 核心发动机
104 高压压缩机
106 燃烧器组件
108 高压涡轮
110 核心发动机转子
112 核心发动机轴
114 低压压缩机
116 风扇
118 低压涡轮
120 发动机转子
122 动力发动机轴
124 中心轴线
126 容纳壳
200 压缩机
202 第一定子静叶
204 转子叶片
206 第二定子静叶
208 第一静叶平台
210 第二静叶平台
212 下定子壳
214 上定子壳
216 环形环
218 空气流槽口
220 环前部
222 环后部
224 流动通路入口
226 流动通路出口
228 放气腔
230 空气通路
232 凸形
234 凹形
236 前开口
238 第一端
240 第二端
242 开口
244 后开口
246 第一端
248 第二端
250 开口
252 后壁
254 附接部分
256 主空气流通路
258 放气空气流通路
260 管路系统
262 开口
264 孔板。
具体实施方式
在以下说明书和权利要求中，将参照多个用语，它们应当限定为具有以下意义。
单数形式"一个"、"一种"和"该"包括复数对象，除非上下文清楚地另外指出。
可选"或"可选地"意思是随后描述的事件或情形可发生或可不发生，且描述包括事件发生的情况，以及其不发生的情况。
如本文在说明书和权利要求各处使用的近似语言可用于修饰可允许在不导致其涉及的基本功能的变化的情况下改变的任何数量表达。因此，由一个或多个用语如"大约"、"大概"和"大致"修饰的值不限于指定的准确值。在至少一些情况中，近似语言可对应于用于测量值的器具的精度。这里和说明书和权利要求各处，范围限制可组合和/或互换，此范围被识别且包括包含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。
以下详细描述通过举例示出了本公开内容的实施例，而不通过限制的方式。将构想出的是，本公开内容大体上适用于增大来自进入燃气涡轮发动机的放气腔的空气流的恢复压力。
以下描述提到了附图，在附图中，在无相反表示的情况下，不同图中的相同数字表示相似的元件。
图1为示例性燃气涡轮发动机100的简图。燃气涡轮发动机100包括气体发生器或核心发动机102，其包括在围绕核心发动机轴112旋转的核心发动机转子110上成轴向串流关系的高压压缩机(HPC)104、燃烧器组件106和高压涡轮(HPT)108。燃气涡轮发动机100还包括由动力发动机轴122在发动机转子120上成轴流关系布置的低压压缩机114和风扇116以及低压涡轮118。
在操作期间，空气沿中心轴线124流动，且压缩空气供应至高压压缩机104。高度压缩的空气然后输送至燃烧器组件106。来自燃烧器组件106的排出气流驱动涡轮108，且除低压压缩机114和风扇116外，涡轮108驱动发动机转子120。燃气涡轮发动机10还包括用于低压压缩机114和风扇116的容纳壳126。
此外，未示出的附加和/或不同元件可容纳在或联接到图1中所示的元件，且/或可没有某些所示元件。在一些实例中，由所示元件提供的功能可由少于所示数目的构件或甚至由单个元件来执行。
图2为可结合燃气涡轮发动机100(图1中所示)使用的多级压缩机200的侧视图。压缩机200为多级开放压缩机系统，其包括通常称为定子的多个静止构件，以及将功加至压缩机系统的通常称为转子的多个旋转构件。在发动机操作期间，空气从前部沿纵向流至压缩机200的后部。空气在压缩机200的各级处压缩，且压缩的空气引导至压缩机106的入口。
压缩机200包括转子叶片204前的第一定子静叶202，以及转子叶片204后的第二定子静叶206。第一定子静叶202固定地附接到第一静叶平台208上，且第二静叶平台208固定地附接到第二静叶平台210上。第一静叶平台208构造成与下定子壳212联接，且第二静叶平台210构造成成与压缩机200的上定子壳214联接。在示例性实施例中，第一静叶平台208固定地附接到下定子壳212上，且第二静叶平台210固定地附接到上定子壳214上。出于描述的目的，用语"下"和"上"用于参照图2中所示的视图的参照目的，且不意在限制。例如，下定子壳212可称为相对于上定子壳214的"内壳"，上定子壳214可称为压缩机200的整个环形设计的"外壳"。
环形环或扩散器216设置在第一定子静叶202与第二定子静叶206之间，且包括设置在环前部220与环后部222之间的空气流槽口或喉部218。空气流槽口218包括流动通路入口224，以及与放气腔228连通的流动通路出口226。空气通路230形成在流动通路入口224与流动通路出口226之间。
空气流槽口218从流动通路入口224平滑地弯曲，使得空气流槽口218包括相对于环前部220的凸形232，其中环前部220汇合且延伸离开流动通路入口224。类似的空气流槽口218包括相对于环后部222的凹形234，其中环后部222汇合且延伸离开流动通路入口224。在示例性实施例中，空气流槽口218包括内部截头圆锥形，其中空气流槽口218朝流动通路出口226延伸离开流动通路入口224，使得流动通路出口226在内部宽于流动通路入口224。
在示例性实施例中，环形环216包括围绕环形环216沿径向设置且均匀分布的多个空气流槽口218。在实施例中，环形环216由单个整体的环制成，且空气通路230从流动通路入口224到流动通路出口226在内部光滑，且通过连接在一起的分段件的接头而完整。通过该有利结构，环形环216的整个结构更大刚性，且消除了沿空气通路230的泄漏通路。在实施例的方面中，流动通路入口224和流动通路出口226限定环形环216的内圆周和外圆周(未单独标出)。
在示例性实施例中，环形环216的环前部220包括构造成与第一静叶平台208的第一端238联接的前开口236。第一静叶平台208的第二端240与第一端238相对，且构造成与上定子壳214的开口242联接。环形环216还包括构造成与第二静叶平台210的第一端246联接的后开口244。第二静叶平台210的第二端248构造成与下定子壳212的开口250联接。在示例性实施例中，环形环216的后壁252固定地附接到放气腔228内的下定子壳212的附接部分254上。在示例性实施例中，空气流槽口218有足够长度，使得流动通路出口226延伸到放气腔228中超过下定子壳212和附接部分254的最上方的尺寸(未标号)，使得流出流动通路出口226的空气在进入放气腔228之前不会遇到来自下定子壳212的间断。
在操作期间，空气流过主空气流通路256中的第一定子静叶202、转子叶片204和第二定子静叶206。环形环216使主空气流通路256中的一些路线为沿单独的放气空气流通路258穿过空气通路230进入放气腔228中。环前部220的凸形232从凸形232汇合主空气流通路256的位置到空气通路230容纳放气空气流通路258的位置平滑地成圆形，以在其从主空气流通路256过渡至放气空气流通路258中时，在空气流转向接近九十度时最小化压力损失。在示例性操作中，空气可在0.5马赫下沿主空气流通路256行进，而沿放气空气流通路258行进的空气可平缓，而在0.2马赫下行进。
在示例性实施中，凸形232与凹形234关于流动通路入口224的相互关系用作"勺"，以从主空气流通路256舀取放气空气流通路258。在示例性实施例中，凸形232的曲率半径大于凹形234的曲率半径，以增大空气流槽口218的"舀取"功能。由于此几何形状，故穿过凸形232的空气流在放气空气流通路258较深地延伸到空气通路230中之前开始减慢，从而允许环形环216使主空气流通路256的较大部分更容易且有利地朝放气空气流通路258转向。
在示例性实施例中，流动通路入口224从环前部220到环后部222平滑地成圆形且仿形，以允许空气速度在环绕凸形232之后减慢，且最小化穿过空气通路230的放气空气流通路258的死区。沿主空气流通路256和放气空气流通路258的压缩机200的构件的弯曲和圆形构造还减少了从一个级到另一个级的空气流的间断，从而最小化沿相应通路的压力损失。
放气空气流通路258中的死区通过控制带静叶的通路230的径向开口(也称为喉部区域)的尺寸来最小化。通过沿空气流通路258增大通路230的面积，示例性实施例允许了空气扩散的较好控制，且因此穿过通路230的空气的减速，从而在其合并入放气腔228时减小沿放气空气流通路的压力损失。此外，空气通路230的光滑和坚固的整体内部防止泄漏通路，且改善结构刚性，从而进一步改善压力输送至放气腔228。
在操作期间，空气在高温挥发性热环境中流过压缩机200。空气通过压缩机200的旋转构件(例如，转子叶片204)快速转向，且将具有分离趋势，而无结构性改向。通过本文的实施例的有利几何形状，空气通路230能够更一致地导送空气穿过环形环216，而不需要将其它结构静叶加到空气通路230的内部内，这通常用于避免例如放气腔228的压力和性能损失。根据本文的实施例，再循环气泡最小化，这将在其它情况下形成在常规放气槽口中，且转子叶片204可与第一定子静叶202和第二定子静叶206间隔更近，从而允许压缩机200的更紧凑的总体设计结构。
在示例性实施例中，对于轴向压缩机构造，空气流从主空气流通路256到放气空气流通路258穿过环形环216转向接近九十度。在备选实施例中，对于径向或离心压缩机构造，空气从主空气流通路256以大于九十度的角转移，且空气流槽口218的截头圆锥形进一步变圆成喇叭形。在该备选实施例中，环形环不需要固定地联接在两个相邻的定子静叶平台之间，例如，第一静叶平台208和第二静叶平台210，且改为固定地直接联接在内壳212的相邻部分之间。
又参看图2，管路系统260在上定子壳214中的开口262处与上定子壳214联接。管路系统260允许放气腔228与高压涡轮(例如，高压涡轮108，图1)之间的连通，以用于涡轮冷却的目的。孔板264设置在邻近开口262的管路系统260内，且允许控制从放气腔228传送至高压涡轮108的空气压力量。通过增大放气腔228中实现的可用压力，空气通路230因此允许使用较小的孔板来管理至高压涡轮108的流动水平。空气通路230因此还允许可用于高压涡轮108的压力的附加增大，如果附加压力对于高压涡轮应用是期望的。
在操作期间，从主空气流通路256抽入放气腔228中的空气可用于多个目的，如，涡轮冷却、热腔吹扫、涡轮空隙控制和飞行器加压。抽出的空气的可用性因此由放气腔228中最初实现的空气压力量影响。增大放气腔228中实现的压力有利地允许特别相对于整个发动机设计和验证的更大的多功能性。
例如，在放气腔228中的压力有限的情况下，用于验证的发动机的测试过程通常将需要针对期望测试的各个不同结构设计选择来拆卸和重新组装发动机(例如，燃气涡轮发动机100，图1)。该拆卸/重新组装过程通常是必需的，因为发动机的实际操作涉及显著复杂的一组热和机械物理学，其难以在发动机的设计阶段中完全预计。需要不同设计的构造的试验和误差来检验将进入制造的产品中的最佳设计选择。
在放气腔228中的抽出空气用于冷却目的的实例中，放气腔228的压力增大允许了孔板264的较小结构设计来保持从放气腔228穿过管路系统260的空气流。作为备选，在总体发动机设计的测试/验证过程期间，孔板264可调整，以允许发动机设计者改变开口262的有效尺寸，经由开口262，空气从放气腔228输送至管路系统260，而不必在测试之间拆卸或竖直地(vertically)拆开整个发动机。发动机的拆卸/拆开是复杂且耗时的过程，而可调整的孔板的开口尺寸的变化可更快且更容易进行。
通过用压缩机200和环形环216的有利设计增大进入放气腔228中的压力，可实现整个发动机系统的更大的控制。多个和不同的设计变化选择在压缩机的下游实施和测试，但使用相同的压缩机结构设计，而不必在测试之间拆开整个发动机。测试和验证过程中的该提高的多功能性可显著地改善优化发动机结构设计的成本和效率。
前述详细描述通过举例示出了本公开内容的实施例，而不是通过限制的方式。构想出的是，本公开内容总体上适用于多级压缩机的级之间的放出或抽出空气来用于各种目的。还构想出的是，本文所述的方法和系统可并入现有的飞行器发动机设计和结构。
将认识到的是，特别详细描述的以上实施例仅为实例或可能的实施例，且存在可包括的许多其它组合、添加或备选方案。所示设备不限于本文所述的特定实施例，而相反，各个构件可独立地且与本文所述的其它构件分开使用。各个系统构件还可与其它系统构件组合使用。
如本文在说明书和权利要求各处使用的近似语言可用于修饰可允许在不导致其涉及的基本功能的变化的情况下改变的任何数量表达。因此，由一个或多个用语如"大约"和"大致"修饰的值不限于指定的准确值。在至少一些情况中，近似语言可对应于用于测量值的器具的精度。这里和说明书和权利要求各处，范围限制可组合和/或互换，此范围被识别且包括包含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。
尽管按照各种特定实施例描述了本公开内容，但将认识到的是，本公开内容可通过在权利要求的精神和范围内的改型来实施。
本书面描述使用了实例来描述本公开内容，包括最佳模式，且还使本领域的任何技术人员能够实施本公开内容，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本公开内容的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实施例具有并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则期望此类其它实例在权利要求的范围内。

Claims (10)

1. 一种用于燃气涡轮发动机(100)的压缩机(200)，所述压缩机(200)包括设置在内定子壳(212)内的转子和定子以及设置在所述内定子壳(212)外的放气腔(228)，所述定子包括固定地联接到所述内定子壳(212)上的多个定子静叶(202, 206)，且所述转子包括构造成相对于所述多个定子静叶(202, 206)旋转的多个转子叶片(204)，所述压缩机(200)包括：
至少一个扩散器(216)，其沿所述内定子壳(212)设置在所述多个定子静叶(202, 206)的两个相邻定子静叶(202, 206)之间，所述至少一个扩散器(216)包括：
环形环(216)，其包括环形前壁(220)和环形后壁(222)，所述环形前壁(220)和所述环形后壁(222)各自从所述环形环(216)的内圆周沿径向延伸至所述环形环(216)的外圆周，所述环形环(216)具有在所述环形前壁(220)与所述环形后壁(222)之间的厚度；以及
至少一个空气通路(230)，其包括设置在所述内定子壳(212)内的入口开口(224)和在与所述内定子壳(212)分开的位置处设置在所述放气腔(228)内的出口开口(226)，所述至少一个空气通路(230)构造成允许在所述转子与所述放气腔(228)之间的空气连通。
2.根据权利要求1所述的压缩机(200)，其特征在于，所述至少一个扩散器(216)的所述空气通路(230)在所述出口开口(226)处宽于所述入口开口(224)处。
3.根据权利要求2所述的压缩机(200)，其特征在于，所述空气通路(230)包括在所述出口开口(226)附近的截头圆锥形。
4.根据权利要求2所述的压缩机(200)，其特征在于，所述空气通路(230)包括在所述入口开口(224)处的弯曲形状，所述弯曲形状从所述内定子壳(212)的所述内部朝所述出口开口(226)延伸。
5.根据权利要求4所述的压缩机(200)，其特征在于，所述至少一个空气通路(230)的所述弯曲形状包括大于沿向后方向的沿所述环形环(216)的向前方向的曲率半径。
6.根据权利要求1所述的压缩机(200)，其特征在于，所述环形环(216)包括圆周，且所述至少一个空气通路(230)包括均匀地分布在所述环形环(216)的所述圆周的各处的多个空气通路(230)。
7.根据权利要求6所述的压缩机(200)，其特征在于，所述环形环(216)形成为单个整体环。
8. 根据权利要求6所述的压缩机(200)，其特征在于，所述环形环(216)还包括用于与所述两个相邻的定子静叶(202, 206)的前定子静叶(202)固定地联接的前附接部分(220)，以及用于与所述两个相邻的定子静叶(202, 206)的后定子静叶(206)固定地联接的第一后附接部分(222)。
9.根据权利要求8所述的压缩机(200)，其特征在于，所述环形环(216)还包括用于与所述内定子壳(212)固定地联接的第二后附接部分(252)，所述第一后附接部分(222)和所述第二后附接部分(252)设置在所述内定子壳(212)与所述环形环(216)的所述出口开口(226)之间。
10.根据权利要求1所述的压缩机(200)，其特征在于，所述压缩机(200)还包括包绕所述内定子壳(212)和所述放气腔(228)的外定子壳(214)，且所述压缩机(200)还包括联接到所述外定子壳(214)上的管路系统(260)。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113792503A (zh) * 2021-09-15 2021-12-14 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种船用燃气轮机低压压气机低工况级间放气防喘方法
CN114080508A (zh) * 2019-08-29 2022-02-22 三菱动力株式会社 压缩机、燃气轮机
CN115013093A (zh) * 2021-03-03 2022-09-06 通用电气公司 扩散器排放组件

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180313364A1 (en) * 2017-04-27 2018-11-01 General Electric Company Compressor apparatus with bleed slot including turning vanes
US10934943B2 (en) * 2017-04-27 2021-03-02 General Electric Company Compressor apparatus with bleed slot and supplemental flange
US10823069B2 (en) 2018-11-09 2020-11-03 Raytheon Technologies Corporation Internal heat exchanger system to cool gas turbine engine components
US11828226B2 (en) * 2022-04-13 2023-11-28 General Electric Company Compressor bleed air channels having a pattern of vortex generators

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3142438A (en) 1961-04-21 1964-07-28 Rolls Royce Multi-stage axial compressor
US3945759A (en) * 1974-10-29 1976-03-23 General Electric Company Bleed air manifold
US5231825A (en) * 1990-04-09 1993-08-03 General Electric Company Method for compressor air extraction
US5155993A (en) * 1990-04-09 1992-10-20 General Electric Company Apparatus for compressor air extraction
US5209633A (en) 1990-11-19 1993-05-11 General Electric Company High pressure compressor flowpath bleed valve extraction slot
US6109868A (en) 1998-12-07 2000-08-29 General Electric Company Reduced-length high flow interstage air extraction
US6325595B1 (en) 2000-03-24 2001-12-04 General Electric Company High recovery multi-use bleed
FR2823532B1 (fr) 2001-04-12 2003-07-18 Snecma Moteurs Systeme de decharge pour turboreacteur ou turbopropulseur a commande simplifiee
US6438941B1 (en) * 2001-04-26 2002-08-27 General Electric Company Bifurcated splitter for variable bleed flow
FR2829193B1 (fr) * 2001-08-30 2005-04-08 Snecma Moteurs Systeme de prelevement d'air d'un compresseur
US7249929B2 (en) * 2003-11-13 2007-07-31 United Technologies Corporation Bleed housing
US7624581B2 (en) * 2005-12-21 2009-12-01 General Electric Company Compact booster bleed turbofan
US8057157B2 (en) 2007-10-22 2011-11-15 General Electric Company System for delivering air from a multi-stage compressor to a turbine portion of a gas turbine engine
FR2925130B1 (fr) * 2007-12-14 2012-07-27 Snecma Dispositif de prelevement d'air dans un compresseur de turbomachine
DE102008014957A1 (de) * 2008-03-19 2009-09-24 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Gasturbinenverdichter mit Zapfluftentnahme
GB201015029D0 (en) 2010-09-10 2010-10-20 Rolls Royce Plc Gas turbine engine
US8935926B2 (en) 2010-10-28 2015-01-20 United Technologies Corporation Centrifugal compressor with bleed flow splitter for a gas turbine engine
EP2871368B1 (de) * 2013-11-12 2018-09-12 MTU Aero Engines GmbH Gasturbinenverdichter

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114080508A (zh) * 2019-08-29 2022-02-22 三菱动力株式会社 压缩机、燃气轮机
CN115013093A (zh) * 2021-03-03 2022-09-06 通用电气公司 扩散器排放组件
CN113792503A (zh) * 2021-09-15 2021-12-14 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种船用燃气轮机低压压气机低工况级间放气防喘方法
CN113792503B (zh) * 2021-09-15 2024-04-02 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种船用燃气轮机低压压气机低工况级间放气防喘方法

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