CN107178396B - 主动间隙控制方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种涡轮机(110)，所述涡轮机包括压缩机(124)、环状内壳(119)和环状外壳(118)。所述环状内壳(119)和所述环状外壳(118)限定介于两者之间的至少一个腔(302)。所述间隙控制系统(151)包括集管系统(204)，所述集管系统包括至少一个导管(208)，所述至少一个导管设置在所述腔内并且配置成在所述腔之间输送冷却流体流。所述间隙控制(151)系统还包括碰撞系统(206)，所述碰撞系统包括管座(210)和至少一个增压室(216)，所述至少一个增压室配置成将所述冷却流体流输送到所述环状内壳(119)。所述导管(208)配置成将所述冷却流体流输送到所述碰撞系统。

Description

主动间隙控制方法和设备
技术领域
本发明的领域大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更确切地，涉及燃气涡轮发动机中的主动间隙控制方法和设备。
背景技术
至少一些已知的飞行器发动机的多个内部部件内会在操作期间发热，例如但不限于高压压缩机，该高压压缩机包括转子盘、连接到转子盘的压缩机叶片以及容纳该高压压缩机的壳体。该转子盘、压缩机叶片以及压缩机壳体的不同热膨胀会改变压缩机叶片尖端与压缩机壳体内表面之间的间隙。当压缩机叶片尖端与压缩机壳体内表面之间的间隙较大时，发动机效率低下，进而导致压缩机压力提升能力的下降和稳定性的下降。主动间隙控制可维持压缩机叶片尖端与内部压缩机壳体之间的间隙。用于控制压缩机叶片尖端与内部压缩机壳体之间的间隙的至少一些已知方法是主动热控制和主动机械控制。例如，一些已知的主动热控制方法使用压缩机放气和风扇排气来冷却内部压缩机壳体。压缩机放气和风扇排气被导向到内部压缩机壳体的径向外表面。所述压缩机放气和风扇排气会冷却内部压缩机壳体。主动热控制方法的热响应缓慢。
此外，一些已知的主动机械控制方法使用联动和传动来控制压缩机叶片尖端与内部压缩机壳体之间的间隙。连接到协调环和执行器的分段式护罩独立地控制每个护罩的定位。主动机械控制方法具有快速响应速率，但是主动机械控制方法所需的额外设备会增加飞行器的重量。
发明内容
在一个方面中，本发明提供了一种涡轮机的间隙控制系统。所述涡轮机包括限定旋转轴的压缩机以及周向延伸在所述压缩机的至少一部分上方的环状内壳。所述环状内壳包括径向外表面。所述涡轮机进一步包括环状外壳，所述环状外壳延伸在所述环状内壳的至少一部分上方。所述环状内壳和所述环状外壳限定介于两者之间的多个腔。所述间隙控制系统包括集管系统，所述集管系统包括设置在所述多个腔内的多个导管。所述多个导管沿所述环状内壳轴向延伸。所述多个导管配置成在所述多个腔之间输送冷却流体流。所述间隙控制系统还包括：碰撞系统，所述碰撞系统包括管座以及多个增压室，所述多个增压室配置成将所述冷却流体流输送到所述环状内壳的径向外表面并且设置在所述多个腔内。所述碰撞系统围绕所述环状内壳周向延伸。所述多个导管配置成将所述冷却流体流输送到所述碰撞系统。所述间隙控制系统进一步包括通路系统，所述通路系统包括多个通路，所述多个通路设置在所述环状外壳的径向外表面上，并且配置成将所述冷却流体流输送到所述涡轮机。其中，所述多个导管配置成控制所述冷却流体流向所述集管系统流动。
其中，所述至少一个腔包括第一腔、第二腔和第三腔，所述集管系统配置成将所述冷却流体流从所述第一腔经由所述第二腔输送到所述第三腔。
其中，放气槽将所述冷却流体流输送到所述第一腔，并且放气槽将所述冷却流体流输送到所述第二腔。
其中所述的间隙控制系统进一步包括设置在所述第二腔与第三腔之间的壁，所述壁配置成将所述第二腔与所述第三腔隔离。
其中，所述壁包括保温材料。
其中，所述通路系统包括空气阀。
其中所述的间隙控制系统，进一步包括控制器，所述控制器配置成控制所述空气阀的位置。
其中，所述冷却流体包括空气。
在另一个方面中，本发明提供了一种方法，用于控制多个压缩机叶片的尖端与环状内壳之间的间隙。所述方法包括限定所述环状内壳与环状外壳之间的第一腔、第二腔和第三腔。所述方法还包括将多个冷却流体流从所述第一腔输送到集管系统，所述集管系统包括设置在所述第二腔和第三腔内的多个导管。所述方法进一步包括将所述多个冷却流体流从所述集管系统输送到碰撞系统，所述碰撞系统设置在所述第三腔内并且定位在所述环状内壳的径向外表面上。
其中，将至少一个冷却流体流从所述第一腔输送到集管系统包括将空气从所述第一腔输送到集管系统。
其中，限定所述环状内壳与环状外壳之间的第一腔、第二腔和第三腔包括限定所述环状内壳与环状外壳之间的第一腔、第二腔和第三腔，所述第一腔和第二腔与高压压缩机流体连通。
其中，限定所述环状内壳与环状外壳之间的第一腔、第二腔和第三腔包括限定所述环状内壳与环状外壳之间的第一腔、第二腔和第三腔，所述第三腔与高压压缩机热隔离。
其中，将至少一个冷却流体流从所述第一腔输送到包括设置在所述第二腔和第三腔内的至少一个导管的集管系统包括，将所述至少一个冷却流体流从所述第一腔输送到设置在所述集管系统内的空气阀。
在又一方面中，本发明提供了一种涡轮机。所述涡轮机包括限定旋转轴的压缩机以及周向延伸在所述压缩机的至少一部分上方的环状内壳。所述环状内壳包括径向外表面。所述涡轮机进一步包括环状外壳，所述环状外壳延伸在所述环状内壳的至少一部分上方。所述环状内壳和所述环状外壳限定介于两者之间的多个腔。所述间隙控制系统包括集管系统，所述集管系统包括设置在所述多个腔内的多个导管。所述多个导管沿所述环状内壳轴向延伸。所述多个导管配置成在所述多个腔之间输送冷却流体流。所述间隙控制系统还包括：碰撞系统，所述碰撞系统包括管座以及多个增压室，所述多个增压室配置成将所述冷却流体流输送到所述环状内壳的径向外表面并且设置在所述多个腔内。所述碰撞系统围绕所述环状内壳周向延伸。所述多个导管配置成将所述冷却流体流输送到所述碰撞系统。所述间隙控制系统进一步包括通路系统，所述通路系统包括多个通路，所述多个通路设置在所述环状外壳的径向外表面上，并且配置成将所述冷却流体流输送到所述涡轮机。其中，所述多个导管配置成控制所述冷却流体流向所述集管系统流动。
其中，所述冷却流体包括空气。
其中，所述多个腔包括第一腔、第二腔和第三腔，所述集管系统配置成将所述冷却流体流从所述第一腔经由所述第二腔输送到所述第三腔。
其中所述的涡轮机进一步包括设置在所述第二腔与第三腔之间的壁，所述壁配置成将所述第二腔与所述第三腔隔离。
其中，所述壁包括保温材料。
其中，所述通路系统包括空气阀。
其中所述的涡轮机进一步包括控制器，所述控制器配置成控制所述空气阀的位置。
附图说明
参照附图阅读以下详细说明将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面及优点，在附图中，相似字符表示附图中的相似部分，其中：
图1是燃气涡轮发动机的示意图。
图2是图1中的主动间隙控制系统的透视图。
图3是图1和图2中所示的主动间隙控制系统的视图，所述主动间隙控制系统设置在与高压压缩机放气相隔离的腔内。
除非另作说明，否则本说明书中提供的附图旨在示出本发明实施例的特征。可以相信这些特征适用于包括本发明一个或多个实施例的各种系统。因此，附图并不意图包括所属领域中的普通技术人员已知的实践本说明书中公开的实施例所需的所有传统特征。
具体实施方式
在以下说明和随附权利要求中，将参考多个术语，这些术语的定义如下。
除非上下文明确另作规定，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”也含有复数意义。
“可选”或“可选地”意指后续描述的事件或情况可能会或可能不会发生，并且所述说明同时包括事件发生或者不发生的情况。
本说明书和权利要求书全文中所用的近似语言可以用于修饰能够合理改变而不改变相关对象的基本功能的任何数量表示。因此，由一个或多个诸如“大约”、“近似”和“大体上”等术语修饰的值并不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可能与用于测量值的仪器的精度对应。在此处以及说明书及权利要求书的各处中，范围限制可以组合和/或互换；除非上下文或语言另作说明，否则此类范围表示说明并且包括其中包含的所有子范围。
本说明书中使用的术语“处理器”和“计算机”和相关术语，例如，“处理装置”、“计算装置”和“控制器”并不限于所属领域中称为计算机的集成电路，而是广泛地指微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路以及其他可编程电路，而且这些术语可以在本说明书中互换使用。在本说明书中所述的实施例中，存储器可包括但不限于计算机可读介质，例如随机存取存储器(RAM)，以及计算机可读非易失性介质，例如闪存。或者，也可以使用软磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字多功能光盘(DVD)。此外，在本说明书中所述的实施例中，额外的输入通道可以是但不限于与诸如鼠标和键盘等操作员接口关联的计算机外围设备。或者，还可使用其他计算机外围设备，例如，包括但不限于扫描仪。此外，在示例性实施例中，额外的输入通道可包括但不限于操作员接口监控器。
本说明书中使用的术语“非瞬时性计算机可读介质”旨在表示以任何方法或技术实施用于信息(如计算机可读指令、数据结构、程序模块和子模块、或任何装置中的其他数据)短期和长期存储的任何有形的基于计算机的装置。因此，本说明书中描述的方法可以被编码为包含在有形的非瞬时性计算机可读介质中的可执行指令，所述计算机可读介质包括(但不限于)存储装置和/或记忆装置。当处理器执行此类指令时，所述指令使得处理器执行本说明书中描述的方法的至少一部分。此外，本说明书中所述的术语“非瞬时性计算机可读介质”包括所有有形、计算机可读介质，包括，但不限于，非瞬时性计算机存储装置，包括，但不限于，易失性和非易失性介质，以及诸如固件、物理和虚拟存储器、CD-ROM、DVD等可拆卸和不可拆卸介质，以及诸如网络或因特网等其他任何数字来源，以及尚未开发出的数字装置，但是瞬时性的传送信号除外。
本说明书中所述的主动间隙控制系统的实施例可控制涡轮机(例如，飞行器发动机)中的高压压缩机等的环状内壳与高压压缩机叶片尖端之间的间隙。所述主动间隙控制系统包括空气入口、集管系统、控制器和碰撞系统。所述空气入口将第四级压缩机放气从所述旁路气流通道导向到所述集管系统。所述集管系统通过分布式集管和多个供应管将空气导向到碰撞系统。空气阀和控制器可控制被导向到所述碰撞系统的空气量。所述供应管将空气送到所述碰撞系统中的多个增压室。所述增压室通过将空气导向到所述环状内壳的径向外表面来冷却高压压缩机的环状内壳。冷却所述高压压缩机的环状内壳可减小壳体的热膨胀，并且减小飞行器发动机中的高压压缩机的环状内壳与高压压缩机叶片尖端之间的间隙。
本说明书中所述的主动间隙控制系统相对于用于控制飞行器发动机中的间隙的已知方法具备若干优势。具体来说，本说明书中所述的主动间隙控制系统有助于使用第四级压缩机放气，而不是第七级压缩机放气作为压缩机壳体上的冷却流体。第四级压缩机放气的温度通常远远低于第七级压缩机放气。使用第四级压缩机放气作为冷却流体有助于更快进行热响应并且更快进行间隙控制。此外，本说明书中所述的主动间隙控制系统通过减小用于控制飞行器发动机中的高压压缩机的环状内壳与高压压缩机叶片尖端之间的机械零件的数量和/或尺寸来减小飞行器的重量。此外，本说明书中所述的主动间隙控制系统通过提高发动机的性能来减小飞行器的重量。
图1为根据本发明的一个示例性实施例的燃气涡轮发动机110的截面示意图。在该示例性实施例中，燃气涡轮发动机110是高旁路涡轮风扇喷气发动机110，在本说明书中称为“涡轮风扇发动机110”。如图1中所示，涡轮风扇发动机110限定轴向A(平行于用于参照的纵向中心线112延伸)和径向R。通常，涡轮风扇发动机110包括风扇部分114以及设置在风扇部分114下游的核心涡轮发动机116。
图示的示例性核心涡轮发动机116包括大体呈管状的外壳118，所述外壳限定环状入口120。外壳118和内壳119围绕(以连续流的关系)压缩机部分123，所述压缩机部分包括升压器或低压(LP)压缩机122以及高压(HP)压缩机124；燃烧部分126；涡轮部分，所述涡轮部分包括高压(HP)涡轮128和低压(LP)涡轮130；以及喷气排气喷嘴部分132。外壳118与内壳119之间的体积形成多个腔121。高压(HP)轴或线轴134驱动地将HP涡轮128连接到HP压缩机124。低压(LP)轴或线轴136驱动地将LP涡轮130连接到LP压缩机122。压缩机部分123、燃烧部分126、涡轮部分和喷嘴部分132共同限定核心气流通道137。
如图1中所示，风扇部分114包括风扇138，所述风扇具有多个风扇叶片140，所述多个风扇叶片以隔开的方式连接到圆盘142。如图所示，风扇叶片140大体上沿径向R从圆盘142向外延伸。风扇叶片140和圆盘142能够通过LP轴136共同围绕纵轴112旋转。
在该示例性实施例中，圆盘142被可旋转的前轮毂148覆盖，所述前轮毂采用启动轮廓，以促进气流通过多个风扇叶片140。此外，示例性风扇叶片114包括环状风扇壳体或外部机舱150，其周向围绕风扇138和/或核心涡轮发动机116的至少一部分。机舱150配置成相对于核心发动机116，由多个周向隔开的出口导向轮叶152支撑。机舱150的下游部分154延伸在核心涡轮发动机116的外部上方，从而限定介于两者之间的旁路气流通道156。多个主动间隙控制系统151设置在腔121内，并且环绕核心涡轮发动机116。第四级放气导管153、第七级放气导管155和死腔放气导管157设置在外壳118上。传送导管159将第四级放气导管153和死腔放气导管157流体连通。阀161设置在传送导管159内，控制第四级放气导管153、死亡放气导管157和传送导管159内的流动。控制器163对阀161进行控制。
在涡轮风扇发动机110的操作期间，空气量158从机舱150和/或风扇部分114的相关入口160进入涡轮风扇发动机110。随着空气量158穿过风扇叶片140，用箭头162表示的第一部分空气158被导向或输送到旁路气流通道156中，并且用箭头164表示的第二部分空气158被导向或输送到核心气流通道137中，或者更确切地说，进入LP压缩机122中。第一部分空气162与第二部分空气164之间比率通常称作旁路比。之后随着第二部分空气164被输送穿过HP压缩机124并且进入燃烧部分126中，该第二部分空气的压力增大，在该燃烧部分中，第二部分空气与燃料混合并且燃烧以提供燃烧气体166。
用箭头165表示的第一部分空气164的第一放气部分从HP压缩机124排放到腔121中，并且被导向到主动间隙控制系统151中以冷却内壳119，或者导向到第四级放气导管153。用箭头167表示的第一部分空气164的第二放气部分表示，其从HP压缩机124排放到腔121中并且送到第七级放气导管155。放气165从第四级放气导管153导向到传送导管159中。关闭阀161可减小来自第四级放气导管153的流，并且将更多放气165导向到主动间隙控制系统151中，以冷却内壳119。157中。第七级放气导管155和传送导管159将放气165和167导向到飞行器内的其他用户。
燃烧气体166被输送穿过HP涡轮128，在该HP涡轮中，通过连接到外壳118的连续级的HP涡轮定子轮叶168以及连接到HP轴或线轴134的HP涡轮转子叶片170提取燃烧气体166的一部分热能和/或动能，从而致使HP轴或线轴134旋转，从而支持HP压缩机124的操作。随后将燃烧气体166输送穿过LP涡轮130，在该LP涡轮中，通过连接到外壳118的连续级的LP涡轮定子轮叶172以及连接到LP轴或线轴136的LP涡轮转子叶片174提取燃烧气体166中的第二部分热能和动能，从而致使LP轴或线轴136旋转，从而支持LP压缩机122的操作以及/或者风扇138的旋转。
燃烧气体166接连被输送穿过核心涡轮发动机116的喷气排气喷嘴部分132，以提供推进力。同时，随着第一部分空气162被输送穿过旁路气流通道156，之后从涡轮风扇发动机110的风扇喷嘴排气部分176排出，第一部分空气162的压力大幅升高。HP涡轮128、LP涡轮130以及喷气排气喷嘴部分132至少部分限定热气通道178，用于将燃烧气体166输送穿过核心发动机116。
图1中所示的示例性涡轮风扇发动机110仅用于示例，并且在其他实施例中，涡轮风扇发动机110可以具有其他任何适当的配置。还应认识到，在另一些其他实施例中，本发明的各方面可以并入其他任何适当的燃气涡轮发动机中。例如，在其他实施例中，本发明的各方面可以并入，例如，涡轮螺旋桨发动机中。
图2是环状内壳200和示例性主动间隙控制系统151的透视图。主动间隙控制系统151环绕环状内壳200，该环状内壳环绕HP压缩机124(如图1中所示)。主动间隙控制系统151包括多个进气系统202，所述进气系统与集管系统204流体连通，所述集管系统204与碰撞系统206流体连通。每个进气系统202包括位于腔121内的供气管210的供气入口208。周向围绕集管系统204的多个进气系统202围绕集管系统204均匀地分布冷却空气。集管系统204包括分布式集管212以及多个供应管214。分布式集管212是环绕HP压缩机124的至少一部分的环状供应管。供应管214与分布式集管212和碰撞系统206流体连通。碰撞系统206包括多个增压室216，所述多个增压室在环状内壳200的径向外表面218上周向隔开。增压室216与环状内壳200的径向外表面218流体连通。
在涡轮风扇发动机110(如图1中所示)的操作期间，空气部分165被导向或输送到腔121中并且进入供气入口208中。空气从供气管210流向分布式集管212。分布式集管212将空气分布到供应管214，所述供应管将空气分布到增压室216。增压室216将空气分布到环状内壳200的径向外表面218，用于冷却径向外表面218。冷却径向外表面218可减小环状内壳200的热膨胀。
图3是示例性主动间隙控制系统151的示意图。主动间隙控制系统151设置在前腔302、放气腔304和后腔306中，并且环绕核心涡轮发动机116。外壳118、内壳119、前腔壁308与前放气腔壁310之间的体积形成前腔302。外壳118、内壳119、前放气腔壁310与后放气腔壁312之间的体积形成放气腔304。外壳118、内壳119、后放气腔壁312与厚腔壁314之间的体积形成后腔306。HP压缩机124包括HP压缩机叶片316和多个HP压缩机轮叶318。间隙320是HP压缩机叶片316与环状内壳119之间的距离。第四级内部放气槽322将HP压缩机124与前腔302流体连通。第七级内部放气槽324将HP压缩机124与放气腔304流体连通。
第四级放气导管153、第七级放气导管155和死腔放气导管157设置在外壳118上。传送导管159将第四级放气导管153和死腔放气导管157流体连通。阀161设置在传送导管159内，控制第四级放气导管153、死亡放气导管157和传送导管159内的流动。控制器163对阀161进行控制。第四级外部放气槽326将前腔302与第四级放气导管153流体连通。第七级外部放气槽326将放气腔304与第七级放气导管155流体连通。死腔外部放气槽330将后腔306与死腔放气导管157流体连通。
在涡轮风扇发动机110(如图1中所示)的第一操作实施例期间，空气部分165(如图1中所示)经由第四级内部放气槽322被导向或输送到前腔302中。如箭头332所示，空气部分165经由第四级外部放气槽326被导向到第四级放气导管153中。空气部分332被导向到传送导管159中，如箭头334所示。阀161打开，以允许空气部分334继续流向飞行器以供飞行器使用。此外，空气部分167(如图1中所示)经由第七级放气槽324被导向或输送到放气腔304中。如箭头336所示，空气部分167经由第七级外部放气槽326被导向到第七级放气导管155中，并且继续流向飞行器以供飞行器使用。
在涡轮风扇发动机110(如图1中所示)的第二操作模式期间，空气部分165(如图1中所示)经由第四级内部放气槽322被导向或输送到前腔302中。如箭头332所示，空气部分165经由第四级外部放气槽326被导向到第四级放气导管153中。空气部分332被导向到传送导管159中，如箭头334所示。阀161至少部分关闭并且将空气部分165导向到供气入口208中并且进入供气管210中。空气阀161由控制器163进行控制。当涡轮风扇发动机110以增强操作模式操作时，阀161部分打开，以将少部分的空气部分165导向到主动间隙控制系统151。但是，当涡轮风扇发动机110以巡航操作模式操作时，阀161可完全关闭，以将大部分的空气部分165导向到主动间隙控制系统151。导向到主动间隙控制系统151中的空气量可以针对每个操作模式进行预先确定。在一个特定实施例中，近程传感器338测量间隙320并且将间隙320传输到控制器163。控制器163响应于间隙320的测量而调节阀161的位置。
空气从供气管210流向分布式集管212。分布式集管212将空气分布到供应管214，所述供应管将空气分布到增压室216。增压室将空气分布到环状内壳119的径向外表面218，并且冷却该径向外表面。冷却环状内壳119的径向外表面218可减小环状内壳119的热膨胀并且减小间隙320。冷却空气被导向到死腔放气导管157，如箭头340中所示。阀161通过关闭并且允许更多空气334继续流向飞行器的其他部分来限制冷却空气340的流动。
第四级压缩机放气165的温度低于第七级压缩机放气167，并且其冷却环状内壳119的速度也快于第七级压缩机放气167。后放气腔壁312通过避免第七级压缩机放气167接触主动间隙控制系统151来将主动间隙控制系统151热隔离。主动间隙控制系统151的热隔离可避免从第七级压缩机放气167向主动间隙控制系统151传热，进而减小主动间隙控制系统151中的空气的温度。主动间隙控制系统151中的空气部分165的温度降低，可增加环状内壳119的径向外表面218的冷却，进而减小环状内壳119的热膨胀并且减小间隙320。
上述主动间隙控制系统提供了一种控制涡轮机中的叶片间隙的有效方法。具体来说，将第四级压缩机放气直接输送到HP压缩机的表面可减小HP压缩机壳体的热膨胀。此外，将第四级压缩机放气直接输送到HP压缩机的表面，而不是使用执行器和联动装置可减小涡轮机的重量。最后，避免压缩机放气接触主动间隙控制系统可降低与HP压缩机的表面接触的第四级压缩机放气的温度，并且提高主动间隙控制系统的响应速率。
本说明书中所述的方法、系统和设备的示例性技术效果包括以下项中的至少一项：(a)降低涡轮机的环状内壳的温度；(b)减小HP压缩机叶片尖端与涡轮机的环状内壳之间的间隙；以及(c)减少从压缩机放气到放气腔中的主动间隙控制系统的传热。
以上详述了主动间隙控制系统的示例性实施例。主动间隙控制系统以及操作该等单元和装置的方法并不限于本说明书中所述的具体实施例，相反，系统部件和/或方法步骤可独立于本说明书中所述的部件和/或步骤单独使用。例如，所述方法还可与控制间隙的其他系统结合使用，并且并不限于仅使用本说明书中所述的系统和方法进行实践。相反，示例性实施例可以使用结合需要间隙控制的许多其他机械应用进行实施和使用。
尽管本发明各个实施例的具体特征可能在一些附图中示出而并未在其他附图中示出，但这仅是出于方便的考量。根据本发明的原理，附图中的任何特征可结合其他任何附图的任何特征来参考和/或提出权利要求。
一些实施例涉及一个或多个电子或计算装置的使用。该等装置通常包括处理器、处理装置或控制器，例如通用中央处理装置(CPU)、数字处理单元(GPU)、微控制器、精减指令集计算机(RISC)处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理(DSP)装置和/或能够执行本说明书中所述功能的其他任何电路或处理装置。本说明书中所述的方法可以编码成存储在计算机可读介质中的可执行指令，所述计算机可读介质包括但不限于，存储装置和/或记忆装置。当处理器执行该等指令时，所述指令致使处理器执行本说明书中所述方法的至少一部分。以上实例仅是示例性的，因此并不旨在以任何方式限制术语“处理器”和“处理装置”的定义和/或意义。
本说明书使用各个实例来描述本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统、并实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书限定，并可包括所属领域的技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也属于权利要求书的范围。

Claims (16)

1.一种用于涡轮机的间隙控制系统，所述涡轮机包括限定旋转轴的压缩机、周向延伸在所述压缩机的至少一部分上的环状内壳，所述环状内壳包括径向外表面，所述涡轮机进一步包括延伸在所述环状内壳的至少一部分上方的环状外壳，所述环状内壳和所述环状外壳限定介于两者之间的至少一个腔，所述间隙控制系统包括：
集管系统，所述集管系统包括设置在所述至少一个腔内的至少一个导管，所述至少一个导管沿所述环状内壳轴向延伸，所述至少一个导管配置成在所述至少一个腔之间输送冷却流体流；以及
通路系统，所述通路系统包括至少一个通路，所述至少一个通路设置在所述环状内壳的所述径向外表面上，并且配置成将所述冷却流体流输送到所述涡轮机，其中所述至少一个通路配置成控制所述冷却流体流向所述集管系统流动；
其中所述至少一个腔包括第一腔、第二腔和第三腔，所述第一腔、第二腔和第三腔通过壁彼此分开，且其中提供第一排放槽，所述第一排放槽配置成将第一冷却流体流输送到所述第一腔，且提供第二排放槽，所述第二排放槽配置成将第二冷却流体流输送到所述第二腔，且所述集管系统配置成将所述冷却流体流从所述第一腔经由所述第二腔输送到碰撞系统，所述碰撞系统包括管座和至少一个增压室，所述至少一个增压室配置成将所述冷却流体流输送到所述环状内壳的所述径向外表面并且设置在所述至少一个腔内，所述碰撞系统围绕所述环状内壳周向延伸，所述至少一个导管配置成将所述冷却流体流输送到所述碰撞系统；所述碰撞系统位于所述第三腔中。
2.根据权利要求1所述的间隙控制系统，进一步包括设置在所述第二腔与第三腔之间的壁，所述壁配置成将所述第二腔与所述第三腔隔离。
3.根据权利要求2所述的间隙控制系统，其中所述壁包括保温材料。
4.根据权利要求1所述的间隙控制系统，其中所述通路系统包括空气阀。
5.根据权利要求4所述的间隙控制系统，进一步包括控制器，所述控制器配置成控制所述空气阀的位置。
6.根据权利要求1所述的间隙控制系统，其中所述冷却流体包括空气。
7.一种用于控制至少一个压缩机叶片的尖端与环状内壳之间的间隙的方法，所述方法包括：
限定所述环状内壳与环状外壳之间的第一腔、第二腔和第三腔，且通过壁将所述第一腔、第二腔和第三腔彼此分开，其中所述第一腔和第二腔与高压压缩机流体连通，使得第一冷却流体流从所述高压压缩机排放至所述第一腔，第二冷却流体流从所述高压压缩机排放至所述第二腔；
将至少一个冷却流体流从所述第一腔输送到集管系统，所述集管系统包括设置在所述第二腔和第三腔内的至少一个导管；以及
将所述至少一个冷却流体流从所述集管系统输送到碰撞系统，所述碰撞系统设置在所述第三腔内并且位于所述环状内壳的径向外表面上。
8.根据权利要求7所述的方法，其中将至少一个冷却流体流从所述第一腔输送到集管系统包括将空气从所述第一腔输送到集管系统。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第三腔与高压压缩机热隔离。
10.根据权利要求7所述的方法，其中将至少一个冷却流体流从所述第一腔输送到包括设置在所述第二腔和第三腔内的至少一个导管的集管系统包括，将所述至少一个冷却流体流从所述第一腔输送到设置在所述集管系统内的空气阀。
11.一种涡轮机，所述涡轮机包括：
限定旋转轴的压缩机，所述压缩机包括：
环状内壳，所述环状内壳包括径向外表面；以及
环状外壳，所述环状外壳延伸在所述环状内壳的至少一部分上方，所述环状内壳和所述环状外壳限定介于两者之间的多个腔；以及
间隙控制系统，所述间隙控制系统包括：
集管系统，所述集管系统包括设置在所述多个腔内的多个导管，所述多个导管沿所述环状内壳轴向延伸，所述多个导管配置成在所述多个腔之间输送冷却流体流；以及
通路系统，所述通路系统包括多个通路，所述多个通路设置在所述环状内壳的所述径向外表面上，并且配置成将所述冷却流体流输送到所述涡轮机，其中所述多个通路配置成控制所述冷却流体流向所述集管系统流动；其中所述多个腔包括第一腔、第二腔和第三腔，所述第一腔、第二腔和第三腔通过壁彼此分开，且其中提供第一排放槽，所述第一排放槽配置成将第一冷却流体流输送到所述第一腔，且提供第二排放槽，所述第二排放槽配置成将第二冷却流体流输送到所述第二腔，且所述集管系统配置成将所述冷却流体流从所述第一腔经由所述第二腔输送到碰撞系统，所述碰撞系统包括管座和多个增压室，所述多个增压室配置成将所述冷却流体流输送到所述环状内壳的所述径向外表面并且设置在所述多个腔内，所述碰撞系统围绕所述环状内壳周向延伸，所述多个导管配置成将所述冷却流体流输送到所述碰撞系统；所述碰撞系统位于所述第三腔中。
12.根据权利要求11所述的涡轮机，其中所述冷却流体包括空气。
13.根据权利要求11所述的涡轮机，进一步包括设置在所述第二腔与第三腔之间的壁，所述壁配置成将所述第二腔与所述第三腔隔离。
14.根据权利要求13所述的涡轮机，其中所述壁包括保温材料。
15.根据权利要求11所述的涡轮机，其中所述通路系统包括空气阀。
16.根据权利要求15所述的涡轮机，进一步包括控制器，所述控制器配置成控制所述空气阀的位置。
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