CN108252748B - 涡轮发动机诱导器组件 - Google Patents

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Abstract

一种设备和用于组装诱导器组件的方法，所述诱导器组件用于诱导在涡轮发动机内传递的空气流上的旋转。所述诱导器组件可以将一定体积的流体从所述发动机的压缩机区段提供到涡轮机区段。所述诱导器组件可以包括单独分段的组合以形成环状诱导器。

Description

涡轮发动机诱导器组件
技术领域
本主题大体上涉及涡轮发动机，并且更确切地涉及涡轮发动机诱导器组件。
背景技术
涡轮发动机，尤其是气体或燃气涡轮发动机，是从通过发动机到众多旋转涡轮机叶片上的燃烧气体流提取能量的旋转发动机。
燃气涡轮发动机利用主流流动来驱动旋转的涡轮机叶片以产生推力。主流流动受到气体燃烧推进而增加由发动机产生的推力。气体燃烧在发动机涡轮机内产生过高的温度，需要冷却或特定部件。此冷却可以通过从绕过燃烧器的主流流动提供空气而实现。
绕过燃烧器的空气以大体上轴向流动而移动。为了使提供到旋转转子元件或整合于涡流流动中的大体上轴向流动的损失最小化，诱导器(inducer)可以使轴向旁路流动转向为具有涡流切向分量。
典型的诱导器是复杂的环状结构，需要涡轮发动机的较大拆卸以便检查、维修或替换诱导器或特定诱导器部件。
发明内容
在一个方面中，本发明的实施例涉及一种涡轮发动机，其包括发动机核心，所述发动机核心在轴向流动布置中具有压缩机区段、燃烧器区段和涡轮机区段。所述涡轮发动机进一步包括冷却空气回路，所述冷却空气回路将所述压缩机区段流体地耦合到所述涡轮机区段，从而将通过所述燃烧器区段的冷却空气流从轴向流动改变为进入所述涡轮机区段的周向流动。所述涡轮发动机进一步包括诱导器组件，所述诱导器组件形成所述冷却空气回路的至少一部分且具有被组织为至少一组双联体的多个诱导器，其中每一双联体具有两个诱导器。
在另一方面中，本发明的实施例涉及一种用于涡轮发动机的分段诱导器组件，其包括：多个分段，其形成包括至少一个转向通路的环形，其中所述至少一个转向通路具有入口和出口且界定流动路径；以及至少一个诱导器，其形成所述多个分段的至少一部分。所述多个分段是通过增材制造形成的。
在又一方面中，本发明的实施例涉及一种组装用于涡轮发动机的诱导器组件的方法，所述方法包括沿在周向上耦合多个诱导器双联体以形成环状诱导器组件。
技术方案1.一种涡轮发动机，其包括：发动机核心，其在轴向流动布置中具有压缩机区段、燃烧器区段和涡轮机区段；冷却空气回路，其将所述压缩机区段流体地耦合到所述涡轮机区段，将通过所述燃烧器区段的冷却空气流从轴向流动改变为进入所述涡轮机区段的周向流动；以及诱导器组件，其形成所述冷却空气回路的至少一部分且具有被组织为至少一组双联体的多个诱导器，其中每一双联体具有两个诱导器。
技术方案2.根据技术方案1所述的涡轮发动机，其特征在于所述组双联体包括多个双联体。
技术方案3.根据技术方案2所述的涡轮发动机，其特征在于所述多个双联体包括八个双联体。
技术方案4.根据技术方案2所述的涡轮发动机，其特征在于所述多个双联体包括用于耦合邻近双联体的至少一个臂。
技术方案5.根据技术方案2所述的涡轮发动机，其特征在于进一步包括风阻盖罩，所述风阻盖罩安装到所述诱导器组件以防止所述冷却空气绕过所述诱导器组件。
技术方案6.根据技术方案5所述的涡轮发动机，其特征在于所述多个双联体包括用于将所述双联体耦合到所述风阻盖罩的臂。
技术方案7.根据技术方案1所述的涡轮发动机，其特征在于所述双联体是单个的单一单元。
技术方案8.根据技术方案1所述的涡轮发动机，其特征在于所述双联体是通过增材制造进行制作。
技术方案9.根据技术方案8所述的涡轮发动机，其特征在于所述双联体是通过直接金属激光熔化(DMLM)进行制作。
技术方案10.根据技术方案1所述的涡轮发动机，其特征在于进一步包括颗粒分离器，所述颗粒分离器流体地耦合到所述诱导器且形成所述冷却空气回路的至少一部分。
技术方案11.根据技术方案10所述的涡轮发动机，其特征在于所述诱导器包括较清洁空气通路和清除通路。
技术方案12.根据技术方案1所述的涡轮发动机，其特征在于所述诱导器组件包括提供于所述诱导器上的一个或多个盘网涡流器。
技术方案13.根据技术方案12所述的涡轮发动机，其特征在于进一步包括风阻盖罩，所述风阻盖罩安装到所述诱导器组件以防止所述冷却空气绕过所述诱导器组件，其中所述盘网涡流器延伸穿过所述风阻盖罩。
技术方案14.根据技术方案1所述的涡轮发动机，其特征在于所述诱导器组件是模块化的。
技术方案15.一种用于涡轮发动机的分段诱导器组件，其包括：多个分段，其形成包括至少一个转向通路的环形，其中所述至少一个转向通路具有入口和出口且界定流动路径；以及至少一个诱导器，其形成所述多个分段的至少一部分；其中所述多个分段是通过增材制造形成。
技术方案16.根据技术方案15所述的分段诱导器组件，其特征在于所述多个分段基于形成所述分段的诱导器的数目而被组织成单联体、双联体、三联体或四联体。
技术方案17.根据技术方案15所述的分段诱导器组件，其特征在于所述转向通路能够界定横截面积以确定沿着所述流动路径的流动速率。
技术方案18.根据技术方案17所述的分段诱导器组件，其特征在于所述分段是模块化的。
技术方案19.根据技术方案18所述的分段诱导器组件，其特征在于所述模块化分段是可换的以改变沿着所述流动路径的所述流动速率。
技术方案20.根据技术方案19所述的分段诱导器组件，其特征在于所述模块化分段是可改装的。
技术方案21.根据技术方案15所述的分段诱导器组件，其特征在于进一步包括风阻盖罩以防止冷却空气绕过所述诱导器组件。
技术方案22.根据技术方案21所述的分段诱导器组件，其特征在于进一步包括提供于所述至少一个诱导器上的用于将所述分段耦合到所述风阻盖罩的臂。
技术方案23.根据技术方案22所述的分段诱导器组件，其特征在于进一步包括提供于所述至少一个诱导器上的用于将旁路空气流提供到转子腔的盘网涡流器。
技术方案24.根据技术方案23所述的分段诱导器组件，其特征在于所述盘网涡流器沿切线方向定向以使所述旁路空气流成涡流。
技术方案25.一种组装用于涡轮发动机的诱导器组件的方法，所述方法包括在周向上耦合多个诱导器双联体以形成环状诱导器组件。
技术方案26.根据技术方案25所述的方法，其特征在于进一步包括在形成所述诱导器组件之前将至少一个颗粒分离器耦合到所述双联体。
技术方案27.根据技术方案25所述的方法，其特征在于耦合所述双联体进一步包括将多个臂固定于邻近的双联体之间。
技术方案28.根据技术方案27所述的方法，其特征在于进一步包括将风阻盖罩安装到所述诱导器组件。
技术方案29.根据技术方案28所述的方法，其特征在于安装所述风阻盖罩包括将所述臂固定到所述风阻盖罩。
附图说明
在附图中：
图1是用于飞机的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。
图2是绕过图1的发动机的燃烧区段的诱导器的放大视图。
图3是图2的诱导器的透视图。
图4是图3的诱导器的两个分段的分解透视图。
图5是图3的诱导器的一个分段的视图，具有从其分解的颗粒分离器。
图6是耦合到诱导器的图5的颗粒分离器的横截面图。
图7是图6的横截面图，示出颗粒分离器和诱导器内的流动路径。
图8是图4的一个分段的透视图，示出移动通过转向通路和清除通路的流。
图9是被组织成单联体的诱导器组件的透视图，包括盘网涡流器(disk webswirler)。
图10是被组织为双联体的诱导器组件的隔离透视图，包括盘网涡流器。
图11是图10的诱导器组件的后部隔离透视图，示出盘网涡流器的出口。
图12是图10的诱导器的横截面图，示出将颗粒分离器出口流体地耦合到盘网涡流器的流动路径。
具体实施方式
本发明的所描述实施例是针对用于对涡轮发动机内的大体上轴向空气流传送旋转量值的诱导器组件。出于说明的目的，将相对于用于飞机燃气涡轮发动机的涡轮机来描述本发明。然而将理解，本发明不如此受限制，且可以在包括压缩机的发动机内以及在非飞机应用中具有一般适用性，所述应用例如其它移动应用以及非移动的工业、商业和住宅应用。
如本文所使用，术语“前部”或“上游”指在朝向发动机入口的方向上移动，或一个部件与另一部件相比相对更靠近发动机入口。与“前部”或“上游”结合使用的术语“后部”或“下游”指朝向发动机的后部或出口的方向或者与另一部件相比相对更靠近发动机出口。
另外，如本文所使用，术语“径向”或“径向地”指在发动机的中心纵向轴线与外部发动机周向之间延伸的尺寸。
所有方向性参考(例如，径向、轴向、近侧、远侧、上部、下部、向上、向下、左边、右边、横向、前方、后方、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、前部、后部等)仅用于识别目的以辅助读者对本发明的理解，且具体来说关于位置、定向或本发明的使用并不产生限制。连接参考(例如，附接、耦合、连接和接合)应广泛地解释且可以包括一群元件之间的中间构件以及元件之间的相对移动，除非另外指明。因此，连接参考不一定推断两个元件直接连接且彼此成固定关系。示范性附图是仅出于说明的目的，且本发明的附图中反映的尺寸、位置、次序和相对大小可以变化。
图1是用于飞机的燃气涡轮发动机10的示意性横截面图。发动机10具有从前部14向后部16延伸的大体上纵向延伸轴线或中心线12。发动机10以下游串联流动关系包括：风扇区段18，其包括风扇20；压缩机区段22，其包括升压器或低压(LP)压缩机24和高压(HP)压缩机26；燃烧区段28，其包括燃烧器30；涡轮机区段32，其包括HP涡轮机34和LP涡轮机36；以及排气区段38。
风扇区段18包括围绕风扇20的风扇壳体40。风扇20包括围绕中心线12径向设置的多个风扇叶片42。HP压缩机26、燃烧器30和HP涡轮机34形成发动机10的核心44，其产生燃烧气体。核心44由核心壳体46包围，所述核心壳体可以与风扇壳体40耦合。
围绕发动机10的中心线12同轴地设置的HP轴杆(shaft)或线轴(spool)48将HP涡轮机34以传动方式连接到HP压缩机26。在较大直径环状HP线轴48内围绕发动机10的中心线12同轴地设置的LP轴或线轴50将LP涡轮机36以传动方式连接到LP压缩机24和风扇20。线轴48、50能够围绕发动机中心线旋转且耦合到多个可旋转元件，所述多个可旋转元件可以共同界定转子51。
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(blade)56、58相对于对应一组静态压缩机轮叶(vane)60、62(也被称为喷嘴)旋转以使通过所述级的流体流压缩或加压。在单个压缩机级52、54中，多个压缩机叶片56、58可以成环提供，且可以从叶片平台到叶片顶端相对于中心线12径向向外延伸，同时对应的静态压缩机轮叶60、62定位于旋转叶片56、58的上游且邻近于所述旋转叶片。应注意，图1中所示的叶片、轮叶和压缩机级的数目仅是出于说明性目的而选择，且其它数目是可能的。
用于压缩机的级的叶片56、58可以安装到盘61，所述盘安装到HP线轴48和LP线轴50中的对应一个，其中每一级具有其自身的盘61。用于压缩机的级的轮叶60、62可以成周向布置安装到核心壳体46。
HP涡轮机34和LP涡轮机36分别包括多个涡轮机级64、66，其中一组涡轮机叶片68、70相对于对应一组静态涡轮机轮叶72、74(也被称为喷嘴)旋转以从通过所述级的流体流提取能量。在单个涡轮机级64、66中，多个涡轮机叶片68、70可以成环提供，且可以从叶片平台到叶片顶端相对于中心线12径向向外延伸，同时对应的静态涡轮机轮叶72、74定位于旋转叶片68、70的上游且邻近于所述旋转叶片。应注意，图1中所示的叶片、轮叶和涡轮机级的数目仅是出于说明性目的而选择，且其它数目是可能的。
用于涡轮机的级的叶片68、70可以安装到盘71，所述盘安装到HP线轴48和LP线轴50中的对应一个，其中每一级具有专用盘71。用于压缩机的级的轮叶72、74可以成周向布置安装到核心壳体46。
与转子部分互补，发动机10的静止部分，例如压缩机区段22和涡轮机区段32当中的静态轮叶60、62、72、74，也个别地或共同地称为定子63。因此，定子63可以指整个发动机10中的非旋转元件的组合。
在操作中，退出风扇区段18的空气流被分开以使得空气流的一部分经通道进入LP压缩机24，所述LP压缩机随后将加压空气76供应到HP压缩机26，所述HP压缩机进一步使空气加压。来自HP压缩机26的加压空气76与燃烧器30中的燃料混合且被点燃，进而产生燃烧气体。HP涡轮机34从这些气体提取一些功，这驱动HP压缩机26。燃烧气体被排放到LP涡轮机36中，所述LP涡轮机提取额外的功以驱动LP压缩机24，且废气最终经由排气区段38从发动机10排放。LP涡轮机36的驱动驱动了LP线轴50以使风扇20和LP压缩机24旋转。
加压空气流76的一部分可以作为放气77从压缩机区段22提取。放气77可以从加压空气流76提取且提供到需要冷却的发动机部件。进入燃烧器30的加压空气流76的温度显著增加。因此，由放气77提供的冷却对于这些发动机部件在高温环境中的操作是必要的。
空气流78的其余部分绕过LP压缩机24和发动机核心44，且通过静止叶片行、且更具体地说出口导叶组件80退出发动机组件10，所述出口导叶组件在风扇排气侧84处包括多个翼型导叶82。更具体来说，邻近于风扇区段18利用径向延伸的、呈周向行的翼型导叶82以对空气流78施加一些方向性控制。
由风扇20供应的空气中的一些可以绕过发动机核心44，且用于冷却发动机10的若干部分，尤其是热部分，和/或用以对飞机的其它方面进行冷却或提供动力。在涡轮发动机的情形中，发动机的热部分通常在燃烧器30的下游，尤其是涡轮机区段32，其中HP涡轮机34是最热的部分，因为其直接在燃烧区段28的下游。冷却流体的其它源可以是但不限于从LP压缩机24或HP压缩机26排放的流体。
诱导器组件90径向定位于燃烧区段28内。诱导器组件90将压缩机区段22流体地耦合到涡轮机区段32，绕过燃烧器30。因此，诱导器组件90可以比从燃烧器30提供的温度低得多的温度将空气流提供到涡轮机区段32。另外，诱导器组件90在绕过燃烧器30的空气流上诱导旋转，以便将旋转空气流提供到涡轮机区段32而不是轴向流动。将旁路流整合到旋转主流空气流76中，使得旋转空气流带来的损失最小化。
现参看图2，诱导器组件90的放大视图，所述诱导器组件在燃烧器区段28内径向地设置于压缩机区段22与涡轮机区段32之间。诱导器组件90可以围绕HP线轴48径向地安装，在诱导器组件90与HP线轴48之间设置有至少一个密封件88。诱导器组件90可以包括诱导器92和颗粒分离器94。诱导器92可以包括入口96、涡轮机出口98和清除出口100。涡轮机出口98耦合到HP涡轮机第一级64的盘71，从而流体地耦合到HP涡轮机第一级叶片68。诱导器92的清除出口100在HP涡轮机轮叶72与HP涡轮机叶片68之间流体地耦合到第一HP涡轮机级64。颗粒分离器94可以包括入口102、界定内部106的主体104，以及出口108。颗粒分离器的出口108耦合到诱导器92的入口，从而将颗粒分离器94流体地耦合到诱导器92。
冷却空气回路120通过诱导器组件90将压缩机区段22流体地耦合到涡轮机区段32。冷却空气流122可以通过出口导叶124从压缩机区段22提供，或从设置于发动机核心44外部的旁路通道126提供，或其组合。空气流122相对于来自燃烧器30的燃烧空气的温度可以较凉。因此，空气流122可能不是较凉或较冷的，但相对于来自燃烧器30的燃烧空气的温度是更冷的。空气流122通过颗粒分离器94的入口102提供到诱导器组件90。在颗粒分离器94中，空气流122分离成较清洁空气流128和清除空气流130。与空气流122相比，较清洁空气流128包括减少的颗粒数，且清除空气流130包括增加的颗粒数。颗粒分离器从较清洁空气流128移除颗粒数，这增加了清除空气流130中的颗粒数。清除出口100将清除空气流130提供到HP涡轮机第一级64。涡轮机出口98将清洁空气流128提供到HP涡轮机叶片68或用于其它部件使用，例如冷却。
现参看图3，诱导器组件90可以包括多个诱导器92，所述多个诱导器以周向布置耦合到多个颗粒分离器94。诱导器组件90包括一组分段140。如本文所使用的一组可以包括足以形成环状诱导器组件90的两个或更多个模块化分段。如图3的非限制性实例中所示的模块化分段140可以是双联体142，且可以包括多个双联体，在一个非限制性实例中例如八个双联体142。每一双联体142可以包括例如通过增材制造形成的单个的单一(unitary)单元，而不是用以形成双联体142的单独元件的组合。每一双联体142包括两个诱导器92，所述两个诱导器分别耦合到两个颗粒分离器94。每一双联体142可以进一步包括一组臂144。臂144可以实现耦合邻近的双联体142或分段140以形成环状诱导器组件90。虽然本文中相对于双联体142描述分段140，但应了解所述组分段可以包括可以或可以不受与其附接的诱导器92的数目限定的单联体、三联体、四联体或任何其它数目的分段的耦合，以使得形成环状诱导器组件90。
风阻盖罩(windage cover)146可以耦合到诱导器组件90。座148可以形成于风阻盖罩146中，其适于在臂144处耦合到诱导器组件90的剩余部件。风阻盖罩146提供防止空气流绕过诱导器组件90，而不需要将结构建置在诱导器组件90中。风阻盖罩146维持发动机效率，同时使诱导器组件90的成本和复杂性最小化。
图4示出两个解耦的双联体142。双联体142包括带150。带150提供用于耦合诱导器92的结构，且界定用于诱导器组件90的环状形状。孔口152设置于臂144中以用于接纳紧固件154以紧固邻近的双联体142。诱导器92的入口96耦合到颗粒分离器94的出口108。具有入口管158和第一凸缘160的入口调节器156在第二凸缘162处耦合到颗粒分离器94的主体104。紧固件164通过固定第一凸缘160和第二凸缘162而将入口调节器156耦合到颗粒分离器94。
现参看图5，颗粒分离器94已经从双联体142分解。主体104容纳设置于内部106内的中心体170。在诱导器92的入口96处的第一座172接纳中心体170的一端，而设置于入口调节器156中的第二座174(还参见图6)接纳中心体170的相对端。密封环176将入口102密封到入口调节器156。
诱导器92的入口96包括第一入口通路178和第二入口通路180。第一入口通路178径向设置于第二入口通路180之外。第一入口通路178可以流体地耦合到清除出口100，且第二入口通路180可以耦合到涡轮机出口98(图2)。
在图5的分解图中，应了解诱导器组件90可以是模块化组件，是多个可互换的部分的组合以形成完整的诱导器组件90。模块化组件促进了诱导器组件90的维护和维持，从而促进了组装和拆卸。另外，通过替换单个模块化部分而不是替换整个诱导器可以降低成本。此外，模块化诱导器组件90可以包括快速可互换的元件以便根据特定需要或环境改装或适配诱导器组件90。举例来说，诱导器92的内部横截面积可以适于计量由诱导器92提供的流。类似地，通过模块化部分的快速替换可以修改第一入口通路178和第二入口通路180的横截面积。在又另一实例中，用于颗粒分离器94的模块化部分可以互换而对可变条件敏感，例如需要改善的颗粒分离的粉尘或多沙环境，从而例如有效地移除较小尺寸的颗粒物质。因此，诱导器组件90可以根据本地环境现场调整。另外，可以用模块化替换部分改装现有的诱导器组件90以便于维护或适配于本地需要或条件。应了解，增材制造以降低的成本和改善的准确性实现了例如双联体142等复杂元件的制造。
现在转而参看图6，在入口通路178、180处耦合到诱导器92的颗粒分离器94的横截面图示出颗粒分离器到诱导器92的连接。环状入口调节器156安装到颗粒分离器94的入口102从而界定内部190。内部190与颗粒分离器94的内部106成流体连通。肋状物192部分地延伸跨越内部190。
中心体170设置于内部106内，安装在第一座172与第二座174之间。中心体170在内部内界定围绕中心体170径向设置的环状旋流分离腔室194。环状旋流分离腔室194流体地耦合到诱导器92的第一入口通路178和第二入口通路180。
现在转而参看图7，示出图6的横截面图，其包括流动路径200。流体流202提供到入口调节器156，例如来自冷却空气回路120(图2)的流体。入口调节器156将流体流202提供到颗粒分离器94的内部106。入口调节器156的肋状物192将流202提供到内部106，从而朝向环状旋流分离腔室194的一侧沿切线方向引导流202。在流202沿切线方向进入环状旋流分离腔室194时，流202在内部106内在中心体170周围成涡流。流202在中心体170周围成涡流，同时朝向诱导器92轴向移动。在流202成涡流时，夹带于流202内的任何颗粒物质将由于涡流颗粒物质上的离心力而从中心体170径向向外移动。因此，流202可以被分成清除流204和较清洁流206。清除流204包括邻近于主体104的位于环状旋流分离腔室194的径向最外区域的大多数颗粒物质。较清洁流206已经通过物质上的离心力而移除颗粒物质的一部分，维持清除流204内的物质，且界定于环状旋流分离腔室194的径向内部内、邻近于中心体170。
内部106与诱导器92的第一入口通路178和第二入口通路180成流体连通。清除流204提供到第二入口通路180，且较清洁流206提供到第一入口通路178。诱导器92分别通过清除出口98和较清洁空气出口100(图2)将清除流204提供到HP涡轮机的第一级且将较清洁流206提供到用于HP涡轮机的第一级涡轮机叶片。
现参看图8，双联体142中的每一诱导器92可以包括图示为清除通路220和较清洁空气通路222的两个转向通路，从而每双联体142具有两个通路。每一转向通路220、222可以包括入口和出口。用于清除通路220和较清洁通路222的入口可以是分别接收较清洁空气流206和清除流204的第二入口通路180和第一入口通路178。通路220、222各自包括转弯部224。通路220、222可以界定用于流204、206的流动流线，并且在转弯部224处诱导绕过燃烧器的相对于发动机的轴向定向的空气流上的切向分量，以便将具有轴向和涡流两个方向的旁路空气提供到涡轮机区段。每一通路220、222可以包括出口以将具有切向分量的流204、206提供到涡轮机区段。空气的此移动提供了将空气与通过发动机的主流空气流的涡流移动整合以减少与空气流方向之间的差异相关联的任何损失。
现参看图9，示出另一示范性诱导器组件310的一部分。诱导器组件310可以由多个单联体312的组合形成，在一个非限制性实例中例如成环状布置的十六个单联体312。单联体312可以包括单个诱导器314和单个耦合的颗粒分离器316。单联体312可以在中断部315处可分离。诱导器314可以包括臂318，在臂318的一端臂318具有紧固件320。紧固件320可以从多个单联体312经由臂318将诱导器组件310耦合到风阻盖罩322，在风阻盖罩322处将诱导器组件310安装到发动机核心44(图1)。每一单联体312包括带324，且所述带324中提供出口326。带324可以在中断部315处邻接。出口326可以将冷却空气从诱导器组件310提供到发动机10的后部部分，例如转子或高压涡轮机34(见图1)。
诱导器组件310进一步包括一个或多个盘网涡流器328。盘网涡流器328可以流体地耦合到诱导器314以用于提供来自诱导器组件310的大量流体绕过风阻盖罩322且排出到高压涡轮机转子盘71(图1)。应了解，盘网涡流器328不应当限于盘形状，而是可为任何形状，在非限制性实例中例如环、环状构件或圆柱体。
现参看图10，示出另一诱导器组件340的一部分，其具有被组织成双联体346的两个诱导器342和两个颗粒分离器344。双联体346可以大体类似于如本文中所描述的双联体(见例如图4、5和8)。然而，图10中的诱导器组件340包括提供于每一诱导器342上的用于安装诱导器组件340的臂348。在一个实例中，臂348可以将双联体346安装到风阻盖罩146、322，例如本文所描述的风阻盖罩146、322。每一诱导器342进一步包括盘网涡流器350以用于将旁路流提供到例如高压涡轮机转子盘。
现参看图11，示出图10的诱导器组件340的后透视图，每一盘网涡流器350包括盘出口352。在一个实例中，盘出口352可以绕过风阻盖罩378(图12)，例如延伸穿过风阻盖罩378，以用于将一定体积的放气提供到高压涡轮机处的转子腔，所述放气原本将被风阻盖罩378阻挡。在此实例中，盘网涡流器350可以延伸穿过风阻盖罩378，利用密封件来防止泄漏。盘网涡流器350可以进一步将所述体积的放气提供到转子腔，在空气流上具有旋转量值，例如包括切向分量。因此，转子腔中的旋转空气流在与旋转转子71(图1)的相互作用期间将不降低效率。转子盘网可以实现改善的蠕变寿命，同时维持效率。
每一双联体346可以包括附接到一个诱导器342的单个臂348，或可以包括任何数目的臂348以用任何其它方式恰当地将双联体346安装到彼此、风阻盖罩或发动机核心。
现参看图12，示出跨越图10的截面XII-XII取得的截面图，包括风阻盖罩378、颗粒分离器344的内部以及诱导器342可以大体类似于图6，包括界定入口362的入口调节器360、肋状物364、具有界定旋流分离腔室370的中心体368的内部366，以及第一入口通路372和第二入口通路374。另外，盘网涡流器通路376将内部366流体地耦合到盘网涡流器350。盘网涡流器出口352提供了将诱导器组件340流体地耦合到转子腔，绕过风阻盖罩378。
在操作中，空气流380将通过入口调节器360提供到诱导器组件340。肋状物364覆盖入口调节器360的一部分以诱导空气流380在进入内部366后的旋转，以使得空气流380围绕中心体368成涡流，从而提供到诱导器342的第一入口通路372和第二入口通路374。空气流380的一部分将从入口通路372、374中的至少一个提供到盘网涡流器通路376，通过盘网涡流器出口352排出。因此，空气流380的一部分可以提供到转子腔以改善转子蠕变寿命。通过盘网涡流器通路376提供的空气380可以是将绕过诱导器组件340的旁路空气流。
组装用于涡轮发动机10的诱导器组件90、310、340的方法可以包括在周向上耦合例如双联体142、346或单联体312等多个诱导器以形成环状诱导器组件90、310、340。所述双联体142组或单联体312组可以包括两个或更多个双联体142、346或单联体312，在一个非限制性实例中例如八组双联体142或十六组单联体312。耦合所述双联体142、346组或单联体312组可以包括将多个臂144固定于邻近的双联体142、346之间以形成诱导器组件90、310、340，或者将臂318、348耦合到安装到发动机定子的风阻盖罩322。所述方法可以进一步包括在形成诱导器组件90、310、340之前耦合至少一个颗粒分离器94、所述双联体142、346组或单联体312组。在一个实例中，每一双联体142、346可以包括两个诱导器92，其中每一诱导器92耦合到互补的颗粒分离器94。因此，每一双联体142、346可以包括两个耦合的颗粒分离器94。所述方法可以进一步包括将风阻盖罩146安装到诱导器组件90。另外，在另一实例中，诱导器组件90、310、340可以包括具有风阻盖罩322的多个单联体312，其中形成诱导器组件90、310、340，包括将单联体312安装到风阻盖罩322。将风阻盖罩146安装到诱导器组件90可以包括将臂144安装到风阻盖罩146。
应理解，诱导器组件90、310、340和相关联部分或元件可以用增材制造进行制作，例如直接金属激光熔化(DMLM)打印，以构造如所描述的精确元件。此制造可以用于开发前述内容的复杂细节，而没有例如铸造等制造的不良产量，或与其它制造方法相关联的缺陷。
应了解诱导器组件的部分可以通过增材制造进行制作。因此，组合的诱导器组件可以包括多个个别模块化元件。诱导器组件的模块化性质促进诱导器组件的维持和维护。另外，诱导器组件准许多个不同发动机之间的调节或改装。举例来说，需要冷却空气流到HPT的较大流动速率的发动机可以包括具有较大横截面积的诱导器。此外，模块化诱导器组件可以提供诱导器组件的本地定制以适合于本地环境，例如增加的多沙或粉尘条件。
应当进一步理解，使用分段诱导器，例如使用作为分段的双联体，实现了促进诱导器的组装。另外，可以制造、替换和维护个别分段。因此，与典型诱导器组件相比，分段诱导器降低了与诱导器组件的制造、修理和维护相关联的成本。另外，分段诱导器可以栓接到具有笔直管状凸缘的出口导叶凸缘的内部结构，使用L形密封件来控制泄漏。另外，可以安装风阻盖罩以防止轴向流动的旁路空气传递到涡轮机区段，而不是与离散盖罩相比将风阻盖罩整合到诱导器组件的初始结构中。此外，诱导器组件的总体使用期限增加。更进一步，产生内部流动表面所需要的步骤可以最小化或消除线钻(line-drill)操作。再进一步，栓接到双联体的臂的风阻盖罩消除了典型风阻结构上的螺栓接入窗口。
应当进一步理解，分段诱导器组件促进了例如本文中所描述的旋流分离器等颗粒分离器的附接。当与诱导器组件组合使用时旋流分离器可以改善第一级叶片的使用期限，同时避免表面膜冷却代价。
应当进一步理解，分段诱导器组件可以比传统的诱导器组件更轻。分段诱导器组件可以用于改装当前发动机以改善发动机效率、并且重量减少。
应了解，所公开设计的应用不限于具有风扇和升压器区段的涡轮发动机，而是还适用于涡轮喷气和涡轮发动机。
本书面描述用实例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使本领域技术人员能实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包括在内的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书界定，并且可以包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果这种其它实例具有与所附权利要求的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，那么这种其它实例希望在权利要求的范围内。

Claims (23)

1.一种涡轮发动机，其包括：
发动机核心，其在轴向流动布置中具有压缩机区段、燃烧器区段和涡轮机区段；
冷却空气回路，其将所述压缩机区段流体地耦合到所述涡轮机区段，绕过所述燃烧器区段；以及
诱导器组件，其形成所述冷却空气回路的至少一部分且具有多个模块化分段，所述模块化分段相互连接并共同形成包括界定流动路径的至少一个通路的环形，其中所述多个模块化分段中的每个模块化分段包括双联体，其中所述双联体包括：
两个诱导器，其中的每个诱导器包括诱导器入口和诱导器出口，并且将冷却空气流从轴向方向改变为周向方向；以及
对应于所述两个诱导器的两个颗粒分离器，其中的每个包括分离器主体、分离器入口和分离器出口，其中所述分离器出口连接至所对应的诱导器入口，
其中所述多个模块化分段是可换的以改变沿着所述流动路径的流动速率。
2.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述多个模块化分段包括八个双联体。
3.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，所述双联体包括用于耦合邻近双联体的至少一个臂。
4.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，进一步包括风阻盖罩，所述风阻盖罩安装到所述诱导器组件。
5.根据权利要求4所述的涡轮发动机，其特征在于，所述双联体包括用于将所述双联体耦合到所述风阻盖罩的臂。
6.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述双联体是单个的单一单元。
7.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述双联体是通过增材制造进行制作的。
8.根据权利要求7所述的涡轮发动机，其特征在于，所述双联体是通过直接金属激光熔化（DMLM）进行制作的。
9.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述两个诱导器中的每个包括较清洁空气通路和清除通路。
10.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述诱导器组件包括提供于所述两个诱导器中的每个上的一个或多个盘网涡流器。
11.根据权利要求10所述的涡轮发动机，其特征在于，进一步包括风阻盖罩，所述风阻盖罩安装到所述诱导器组件，其中所述盘网涡流器延伸穿过所述风阻盖罩。
12.一种用于涡轮发动机的分段诱导器组件，其包括：
多个模块化分段，其形成包括至少一个转向通路的环形，其中所述至少一个转向通路具有入口和出口且界定流动路径，其中所述多个模块化分段中的每个包括；
至少一个诱导器，其形成所述多个模块化分段的至少一部分，包括诱导器入口和诱导器出口，并且将冷却空气流从轴向方向改变为周向方向；以及
对应于所述至少一个诱导器的至少一个颗粒分离器，其包括分离器主体、分离器入口和分离器出口，其中所述分离器出口连接至所对应的诱导器入口，
其中所述多个模块化分段是可换的以改变沿着所述流动路径的流动速率。
13.根据权利要求12所述的分段诱导器组件，其特征在于，所述多个模块化分段基于形成所述多个模块化分段中的每个的诱导器的数目而被组织成单联体、双联体、三联体或四联体。
14.根据权利要求12所述的分段诱导器组件，其特征在于，所述转向通路能够界定横截面积以确定沿着所述流动路径的所述流动速率。
15.根据权利要求12所述的分段诱导器组件，其特征在于，所述多个模块化分段是可改装的。
16.根据权利要求12所述的分段诱导器组件，其特征在于，进一步包括风阻盖罩。
17.根据权利要求16所述的分段诱导器组件，其特征在于，进一步包括提供于所述至少一个诱导器上的用于将所述多个模块化分段耦合到所述风阻盖罩的臂。
18.根据权利要求17所述的分段诱导器组件，其特征在于，进一步包括提供于所述至少一个诱导器上的用于将旁路空气流提供到转子腔的盘网涡流器。
19.根据权利要求18所述的分段诱导器组件，其特征在于，所述盘网涡流器沿相对于所述涡轮发动机的轴向方向的切线方向定向以使所述旁路空气流成涡流。
20.一种组装根据权利要求12-19中任一项所述的用于涡轮发动机的分段诱导器组件的方法，所述方法包括在周向上耦合所述多个模块化分段以形成环状诱导器组件。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，耦合所述多个模块化分段进一步包括将多个臂固定于邻近的模块化分段之间，其中所述多个模块化分段为双联体。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，进一步包括将风阻盖罩安装到所述诱导器组件。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，安装所述风阻盖罩包括将所述诱导器组件的所述至少一个诱导器上的臂固定到所述风阻盖罩。
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