CN108730038B - 用于冷却流体分布的方法和系统 - Google Patents

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CN108730038B CN201810343413.8A CN201810343413A CN108730038B CN 108730038 B CN108730038 B CN 108730038B CN 201810343413 A CN201810343413 A CN 201810343413A CN 108730038 B CN108730038 B CN 108730038B
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Abstract

本申请提供一种冷却流体分布系统。所述冷却流体分布系统包括待冷却的部件，所述待冷却的部件具有沿着所述部件的水平中心线延伸的主体且包括至少部分地环绕所述水平中心线的径向外表面。冷却流体分布管道组件包括沿着所述径向外表面且与所述径向外表面隔开而延伸预定长度的冷却流体分布管道。出口孔沿着所述冷却流体分布管道的长度延伸穿过所述冷却流体分布管道。冷却流道与所述冷却流体出口孔流体连通地连接，且远离所述冷却流体分布管道朝向所述径向外表面延伸一距离。所述冷却流道的远端包括朝向所述径向外表面引导的多个冷却孔。本申请还提供一种控制可旋转机器中的间隙的方法。

Description

用于冷却流体分布的方法和系统
技术领域
本公开的领域大体上涉及燃气涡轮发动机，且更具体地说涉及用于燃气涡轮发动机中的冷却流体分布的方法和系统。
背景技术
许多工业部件依赖于相对不同温度流体的供应以用于部件的恰当操作和/或寿命延长。常常使用相对冷的空气来移除由部件产生的热或者从其它附近部件传递到部件的热。此相对冷的空气的源常常与待冷却的部件分开一段可能很长的距离，且相对冷空气到达部件所需路线可能靠近发热部件。来自这些发热部件的热可能传递到相对冷的空气流，从而使冷空气的温度升高且降低其冷却能力的有效性。
使运载所述相对冷空气的导管绝缘是常见的补救措施。然而，简单地添加绝缘增加了导管的重量。由于导管所需路线的复杂性以及导管与发热部件的接近，添加绝缘层在许多情况下甚至都不是可行的。
举例来说，在例如典型的主动空隙控制(Active Clearance Control，ACC)系统等一些冷却流体分布系统中，从风扇导引冷空气绕过核心伞形风帽下方的流，且到达与发动机罩紧密接触的歧管片段的系统。所述歧管片段包括将导引的冷空气轴向引导到涡轮机或压缩机罩的级(通常为两个级)的集管。导引的冷空气随后被引导进入冷却流道，所述通道将冷空气喷射到热发动机罩上。因为歧管片段、管道、集管和冷却流道非常接近于热发动机罩，所以冷空气沿着路线拾取热且在冷却发动机罩时并不如预期那么有效。
发明内容
在一个方面中，冷却流体分布系统包括待冷却的部件，所述待冷却的部件具有沿着所述部件的水平中心线延伸的主体且包括至少部分地环绕所述水平中心线的径向外表面。冷却流体分布管道组件包括沿着所述径向外表面且与所述径向外表面隔开而延伸预定长度的冷却流体分布管道。冷却流体出口孔沿着所述冷却流体分布管道的长度延伸穿过所述冷却流体分布管道。冷却流道与冷却流体出口孔流体连通地连接，且远离所述冷却流体分布管道朝向所述径向外表面延伸一距离。所述冷却流道的远端包括朝向所述径向外表面引导的多个冷却孔。
可选择地，所述径向外表面包括散热片，所述散热片包括连接到所述径向外表面的基底以及远离所述主体延伸的远端。还可选择地，所述多个冷却孔中的至少一些被引导到所述散热片的基底。所述径向外表面可包括轴向隔开且相对于彼此平行的多个散热片。所述冷却流体分布管道包括与所述多个散热片相互交错的多个冷却流道。在各种实施例中，所述冷却流体分布管道周向地延伸于所述主体，与所述径向外表面隔开所述主体的圆周的预定区域。可选择地，所述冷却流体分布管道组件包括相对于彼此轴向隔开的多个冷却流体分布管道。所述冷却流体分布管道和所述冷却流道可以限定具有在周向方向和径向向内方向上朝向所述径向外表面引导的流体总体流动的流动路径。可选择地，所述冷却流体分布管道和所述冷却流道限定具有在除轴向方向外的方向上引导的流体总体流动的流动路径。所述冷却流体分布管道可以与所述径向外表面隔开以使得所述冷却流体分布管道与所述径向外表面热隔绝。
在另一方面中，可旋转机器包括至少部分地由发动机罩包围的转子。间隙限定于所述转子与发动机罩的径向内表面之间。控制可旋转机器中的间隙的方法包括引导冷却流体流通过周向地围绕所述发动机罩的径向外表面的冷却流体分布管道。所述冷却流体分布管道与所述发动机罩热隔离。所述方法还包括通过延伸穿过所述冷却流体分布管道的冷却流体出口孔以及与所述冷却流体出口孔流体连通地连接的一个或多个冷却流道将所述冷却流体流径向向内引导到所述径向外表面使。冷却流体分布管道和所述一个或多个冷却流道是轴向对准的。
可选择地，所述方法还包括维持所述冷却流体分布管道与所述发动机罩之间的预定间距。还可选择地，所述方法进一步包括使用空气、泡沫和绝缘垫层中的至少一种使冷却流体分布管道与发动机罩之间的所述预定间距绝缘。所述方法可进一步包括防止冷却流体的轴向流通过所述冷却流体分布管道和所述一个或多个冷却流道。
所述径向外表面可包括从所述径向外表面径向向外延伸的一个或多个散热片，所述一个或多个散热片包括连接到所述径向外表面的基底以及径向向外延伸的远端。所述方法可进一步包括从所述一个或多个冷却流道朝向所述基底径向向内引导冷却流体流。所述一个或多个散热片和冷却流道可以是相互交错的，且所述方法可进一步包括从所述一个或多个冷却流道朝向所述一个或多个基底中的相应基底径向向内引导冷却流体流。
在又一方面中，燃气涡轮发动机包括核心发动机，其包括发动机罩和可围绕水平中心线旋转的转子。所述核心发动机包括高压压缩机(HPC)、燃烧器和高压涡轮(HPT)，所述HPC和HPT通过高压(HP)轴连接在一起。所述燃气涡轮发动机还包括冷却流体分布管道组件，其包括冷却流体分布管道，所述冷却流体分布管道沿圆周沿着所述HPC和HPT中的至少一个的径向外表面且与所述径向外表面隔开而延伸预定长度。冷却流体出口孔沿着所述冷却流体分布管道的长度延伸穿过所述冷却流体分布管道的径向内侧。所述燃气涡轮发动机进一步包括与所述冷却流体出口孔流体连通地连接的冷却流道，所述冷却流道远离所述冷却流体分布管道朝向所述径向外表面延伸一距离。所述冷却流道的远端包括朝向所述径向外表面引导的多个冷却孔。
可选择地，所述燃气涡轮发动机进一步包括从所述径向外表面径向向外延伸且与所述HPC和HPT中的至少一个轴向对准的多个散热片。所述散热片可以与所述冷却流道相互交错。还可选择地，绝缘材料可以定位于所述冷却流体分布管道与所述径向外表面之间。所述冷却流体分布管道组件可以是多个冷却流体分布管道组件中的一个，所述冷却流体分布管道组件中的每一个与所述HPC和HPT中的所述至少一个的相应级相关联。
技术方案1.一种冷却流体分布系统，包括：
待冷却的部件，其具有沿着所述待冷却的部件的水平中心线延伸的主体以及至少部分地环绕所述水平中心线的径向外表面；
冷却流体分布管道组件，其包括沿着所述径向外表面且与所述径向外表面隔开而延伸预定长度的冷却流体分布管道；
多个冷却流体出口孔，其周向地沿着所述冷却流体分布管道延伸穿过所述冷却流体分布管道；以及
冷却流道，其与所述多个冷却流体出口孔流体连通地连接且远离所述冷却流体分布管道朝向所述径向外表面延伸一距离，所述冷却流道的远端包括朝向所述径向外表面引导的多个冷却孔。
技术方案2.根据技术方案1所述的冷却流体分布系统，所述径向外表面包括散热片，所述散热片包括：
基底，其连接到所述径向外表面；和
远端，其远离所述主体延伸。
技术方案3.根据技术方案2所述的冷却流体分布系统，所述多个冷却孔中的至少一些被引导到所述散热片的所述基底。
技术方案4.根据技术方案2所述的冷却流体分布系统，所述径向外表面包括轴向隔开且相对于彼此平行的多个散热片，所述冷却流体分布管道包括与所述多个散热片相互交错的多个冷却流道。
技术方案5.根据技术方案1所述的冷却流体分布系统，所述冷却流体分布管道周向地延伸于所述主体，与所述径向外表面隔开所述主体的圆周的预定区域。
技术方案6.根据技术方案1所述的冷却流体分布系统，所述冷却流体分布管道组件包括相对于彼此轴向隔开的多个冷却流体分布管道。
技术方案7.根据技术方案1所述的冷却流体分布系统，所述冷却流体分布管道和所述冷却流道限定具有在周向方向和径向向内方向上朝向所述径向外表面引导的流体总体流动的流动路径。
技术方案8.根据技术方案1所述的冷却流体分布系统，所述冷却流体分布管道和所述冷却流道限定具有在除轴向方向外的方向上引导的流体总体流动的流动路径。
技术方案9.根据技术方案1所述的冷却流体分布系统，所述冷却流体分布管道与所述径向外表面隔开以使所述冷却流体分布管道与所述径向外表面热隔绝。
技术方案10.一种控制可旋转机器中的间隙的方法，所述可旋转机器包括至少部分地由发动机罩包围的转子，所述间隙限定于所述转子与所述发动机罩的径向内表面之间，所述方法包括：
引导冷却流体流通过周向地围绕所述发动机罩的径向外表面的冷却流体分布管道，所述冷却流体分布管道与所述发动机罩热隔离；且
通过延伸穿过所述冷却流体分布管道的冷却流体出口孔以及与所述冷却流体出口孔流体连通地连接的一个或多个冷却流道将所述冷却流体流径向向内引导到所述径向外表面，所述冷却流体分布管道和所述一个或多个冷却流道轴向对准。
技术方案11.根据技术方案10所述的方法，进一步包括：维持所述冷却流体分布管道与所述发动机罩之间的预定间距。
技术方案12.根据技术方案11所述的方法，进一步包括：使用空气、泡沫和绝缘垫层中的至少一种使所述冷却流体分布管道与所述发动机罩之间的所述预定间距绝缘。
技术方案13.根据技术方案10所述的方法，进一步包括：防止冷却流体的轴向流通过所述冷却流体分布管道和所述一个或多个冷却流道。
技术方案14.根据技术方案10所述的方法，所述径向外表面包括从所述径向外表面径向向外延伸的一个或多个散热片，所述一个或多个散热片包括连接到所述径向外表面的基底以及径向向外延伸的远端，所述方法进一步包括从所述一个或多个冷却流道朝向所述基底径向向内引导所述冷却流体流。
技术方案15.根据技术方案14所述的方法，所述一个或多个散热片和冷却流道是相互交错的，所述方法进一步包括从所述一个或多个冷却流道朝向所述一个或多个基底中的相应基底径向向内引导所述冷却流体流。
技术方案16.一种燃气涡轮发动机，包括：
核心发动机，其包括发动机罩和围绕水平中心线旋转的转子，所述核心发动机包括高压压缩机(HPC)、燃烧器和高压涡轮(HPT)，所述HPC和HPT通过高压(HP)轴连接在一起；
冷却流体分布管道组件，其包括冷却流体分布管道，所述冷却流体分布管道周向地沿着所述HPC和所述HPT中的至少一个的径向外表面且与所述径向外表面隔开而延伸预定长度；
多个冷却流体出口孔，其沿着所述冷却流体分布管道延伸穿过所述冷却流体分布管道的径向内侧；以及
冷却流道，其与所述多个冷却流体出口孔流体连通地连接且远离所述冷却流体分布管道朝向所述径向外表面延伸一距离，所述冷却流道的远端包括朝向所述径向外表面引导的多个冷却孔。
技术方案17.根据技术方案16所述的燃气涡轮发动机，进一步包括从所述径向外表面径向向外延伸的多个散热片，所述多个散热片与所述HPC和所述HPT中的至少一个轴向对准。
技术方案18.根据技术方案17所述的燃气涡轮发动机，所述散热片与所述冷却流道是相互交错的。
技术方案19.根据技术方案16所述的燃气涡轮发动机，进一步包括位于所述冷却流体分布管道与所述径向外表面之间的绝缘材料。
技术方案20.根据技术方案16所述的燃气涡轮发动机，所述冷却流体分布管道组件是多个冷却流体分布管道组件中的一个，所述多个冷却流体分布管道组件中的每一个与所述HPC和所述HPT中的所述至少一个的相应级相关联。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面以及优点将得到更好的理解，其中在整个附图中相同的标号表示相同的部分，其中：
图1是根据本申请的示例性实施例的燃气涡轮发动机的横截面示意图。
图2是可与图1中示出的冷却流体分布系统一起使用的冷却流体分布管道组件的立体示意图。
图3是沿周向的冷却流体分布管道组件的侧视立体示意图。
图4是控制可旋转机器中的间隙的方法的流程示意图。
除非另外指明，否则本说明书所提供的附图意在说明本申请的实施例的特征。这些特征被认为适用于包括本申请的一个或多个实施例的广泛多种系统。由此，附图并非意在包括所属领域的技术人员已知的实践本说明书中所公开的实施例所需的所有常规特征。
具体实施方式
在以下说明书和权利要求书中，将引用若干术语，所述术语应定义为具有以下含义。
除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一”以及“所述”包括复数个参考物。
“可选择”或“可选择地”意指随后描述的事件或情形可能发生或可能不发生，且所述描述包括事件发生的情况和事件不发生的情况。
如本说明书在整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言可应用于修饰可以许可的方式变化而不会导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由例如“约”、“大约”和“大体上”的用语修饰的值不限于所指定的确切值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量所述值的仪器的精度。此处以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换；除非上下文或语言另外指示，否则此类范围确定包括其中含有的所有子范围。
如本说明书所使用，术语“轴向”和“轴向地”指代大体上平行于正描述的主体的旋转轴线或中心线而延伸的方向和定向且被指定为“A”。此外，术语“径向”和“径向地”指代大体上正交于正描述的主体的旋转轴线或中心线的方向和定向且被指定为“R”。另外，如本说明书所使用，术语“周向”和“周向地”指代围绕正描述的主体的旋转轴线或中心线弓状地延伸的方向和定向且被指定为“C”。
本说明书所描述的系统的实施例提供用于将冷却空气提供到例如主动空隙控制(ACC)系统的冷却流体分布管道组件的有成本效益的系统和方法。冷却流体分布管道组件的构造通过避免传入冷却空气与由于接近涡轮机罩而变为受热的歧管表面之间的接触，而确保了相对冷空气当到达时有效用于其目的。如本说明书更详细描述，冷却流体分布管道组件使用从每一级径向向外的多个局部化的气室，且在径向方向上将冷却空气引入冷却流道中。以此方式，冷却空气与歧管的较热元件之间的接触最小化，从而通过维持冷却空气与待冷却的罩之间的热差尽可能多而增加冷却功能的效率，这又将实现燃料节省优点。
图1是根据本申请的示例性实施例的燃气涡轮发动机100的横截面示意图。在此实施例中，燃气涡轮发动机100以高旁路涡扇喷气发动机实施。如图1所示，燃气涡轮发动机100限定轴向方向A(平行于为了参考而提供的旋转轴线或水平中心线102延伸)和径向方向R。大体来说，燃气涡轮发动机100包括风扇组件104和安置在风扇组件104下游的核心发动机106。
在实施例中，核心发动机106包括待冷却的部件108，例如(但不限于)限定环状核心发动机入口120的发动机罩109。待冷却的部件108至少部分地包围呈串联流动关系的：压缩机区段，其包括增压机或低压压缩机(LPC)122和高压压缩机(HPC)124；燃烧器126；涡轮区段，其包括高压涡轮(HPT)128和低压涡轮(LPT)130；以及喷射排气喷嘴132。高压(HP)轴或转轴134将HPT 128传动地联接到HPC 124。
低压(LP)轴或转轴136将LPT 130传动地联接到LPC 122。压缩机区段、燃烧器126、涡轮区段和喷射排气喷嘴132一起限定核心发动机空气流动路径137。
在实施例中，风扇组件104包括可变间距风扇138，所述风扇具有连接到风扇圆盘142的成间隔关系的多个风扇叶片140。风扇叶片140从风扇圆盘142径向向外延伸。每一风扇叶片140能够围绕间距轴线P相对于风扇圆盘142旋转，原因是风扇叶片140以操作方式连接到合适的变距机构(pitch change mechanism，PCM)144，所述变距机构被构造成改变风扇叶片140的间距。在其它实施例中，PCM144被构造成联合共同地改变风扇叶片140的间距。风扇叶片140、风扇圆盘142和PCM 144一起可通过穿过动力齿轮箱146的LP轴136围绕水平中心线102旋转。动力齿轮箱146包括多个齿轮，以用于相对于LP轴136将风扇138的旋转速度调整到更高效的旋转风扇速度。
风扇圆盘142由可旋转的前轮毂148覆盖，所述前轮毂被设计成空气动力学轮廓以促进空气流通过所述多个风扇叶片140。此外，风扇组件104包括环形风扇壳体或外部舱体150，所述环形风扇壳体或外部舱体周向地围绕风扇138和/或核心发动机106的至少一部分。在实施例中，外部舱体150被构造成相对于核心发动机106由多个沿周向隔开的出口导流板152支撑。此外，外部舱体150的下游区段154可以在核心发动机106的外部部分上方延伸，以便在其间限定旁路管道156。
在燃气涡轮发动机100的操作期间，一定体积的空气158通过外部舱体150和/或风扇组件104的相关联入口开口160进入燃气涡轮发动机100。当某一体积的空气158横穿风扇叶片140时，所述体积的空气158的旁路部分162被引导或路由到旁路管道156中，且所述体积的空气158的核心发动机部分164被引导或路由到核心发动机空气流动路径137中，或更具体来说进入LPC 122。旁路部分162与核心发动机部分164之间的比率通常被称为旁路比。在被路由通过HPC124并且进入燃烧器126时，核心发动机部分164的压力接着增加，在所述燃烧器处所述空气与燃料混合且燃烧以提供燃烧气体166。
燃烧气体166路由通过HPT 128，在所述HPT处，经由连接到待冷却的部件108的HP涡轮定子轮叶168和连接到HP轴或转轴134的HP涡轮转子叶片170的顺序级167提取来自燃烧气体166的热能和/或动能的一部分，因此致使HP轴或转轴134旋转，这接着驱动HPC124的旋转。燃烧气体166接着被传送通过LPT 130，在所述LPT处，经由连接到待冷却的部件108的LP定子轮叶172和连接到LP轴136的LP转子叶片174的顺序级171从燃烧气体166提取热能和动能的第二部分，这驱动LP轴136和LPC 122的旋转和/或风扇138的旋转。间隙173限定于LP转子叶片174与发动机罩109的径向内表面之间，和/或HP涡轮转子叶片170与发动机罩109的径向内表面之间。在一些实施例中，经由发动机罩109的冷却控制间隙173的大小以促进HPT 128和/或LPT 130的高效操作。
燃烧气体166随后被传送通过核心发动机106的喷射排气喷嘴132以提供推进推力。同时，当旁路部分空气162在从燃气涡轮发动机100的风扇喷嘴排气区段176排出之前被传送通过旁路管道156时，旁路部分空气162的压力大体上增加，从而也提供推进力。HPT128、LPT 130和喷射排气喷嘴132至少部分地限定热气体路径178，以用于将燃烧气体166传送通过核心发动机106。
例如(但不限于)HPC 124和/或HPT 128的发动机罩109的待冷却的部件108包括主体183。冷却流体分布系统180周向地沿着主体183的径向外表面182且与所述径向外表面隔开而延伸预定长度184。在一些实施例中，冷却流体分布系统180在HPT 128的至少一部分上方轴向延伸预定长度184。另外或替代地，冷却流体分布系统180在HPC 124的至少一部分上方轴向延伸预定长度184。冷却流体分布系统180的每一部分可以延伸不同的相应预定长度184。在某些实施例中，冷却流体分布系统180是主动空隙控制(ACC)系统的部分。另外或替代地，冷却流体分布系统180递送使待冷却的部件108维持处于或低于阈值温度的冷却流体。
在附图中仅借助于实例来描绘燃气涡轮发动机100。在其它示例性实施例中，燃气涡轮发动机100可以具有任何其它合适的配置，包括(例如)涡轮螺旋桨发动机、军事目的发动机和基于海洋或陆地的航改发动机。
图2是可与冷却流体分布系统180(图1中示出)一起使用的冷却流体分布管道组件200的立体图。图3是沿着周向方向C的冷却流体分布管道组件200的侧视方向立体图。在实施例中，冷却流体分布管道组件200包括冷却流体分布管道202，所述管道周向地沿着例如(但不限于)包围HPC 124和HPT 128的发动机罩109的待冷却的部件108的径向外表面182且与所述径向外表面隔开对峙距离204而延伸预定长度184。
冷却流体出口孔206沿着冷却流体分布管道202的长度210延伸通过冷却流体分布管道202的径向内侧208。
冷却流道212与冷却流体出口孔206流体连通地连接，且远离冷却流体分布管道202朝向径向外表面182延伸对峙距离204。冷却流道212的远端214包括朝向径向外表面182引导的多个冷却孔216，以使得冷却流体通过冷却孔216离开冷却流道212且冲击于径向外表面182上。
与HPC 124和/或HPT 128轴向对准的多个散热片218从径向外表面182径向向外延伸。多个散热片218中的每一个包括连接到径向外表面182的基底219和径向向外延伸的远端221。在各种实施例中，散热片218与冷却流道212相互交错。在一些实施例中，绝缘材料220定位于冷却流体分布管道202与径向外表面182之间。
在各种实施例中，相应冷却流体分布管道组件200与HPC 124和HPT 128中的至少一个的每一级相关联。在一些实施例中，一个或多个轴向定向的集管222在间隔开的邻近冷却流体分布管道202之间延伸。
图4是控制可旋转机器中的间隙的方法400的流程图。可旋转机器包括至少部分地由发动机罩包围的转子。间隙限定于所述转子与发动机罩的径向内表面之间。方法400包括引导冷却流体流通过周向地围绕所述发动机罩的径向外表面的冷却流体分布管道402。在实施例中，冷却流体分布管道与发动机罩热隔离。方法400还包括通过延伸穿过所述冷却流体分布管道的冷却流体出口孔以及与所述冷却流体出口孔流体连通地连接的一个或多个冷却流道将所述冷却流体流径向向内引导到所述径向外表面404。冷却流体分布管道和所述一个或多个冷却流道是轴向对准的。方法400还包括维持冷却流体分布管道与发动机罩之间的预定间距。方法400还包括使用空气、泡沫和绝缘垫层中的至少一种使冷却流体分布管道与发动机罩之间的所述预定间距绝缘。在一个实施例中，方法400包括防止冷却流体的轴向流动通过冷却流体分布管道和所述一个或多个冷却流道。在其它实施例中，所述径向外表面包括从所述径向外表面径向向外延伸的一个或多个散热片，其中所述一个或多个散热片包括连接到所述径向外表面的基底和径向向外延伸的远端。方法400包括从所述一个或多个冷却流道朝向所述基底径向向内引导冷却流体的流动。在一些实施例中，所述一个或多个散热片和冷却流道是相互交错的，且方法400包括从所述一个或多个冷却流道朝向所述一个或多个基底中的相应基底径向向内引导冷却流体的流动。
上述冷却流体分布管道组件提供用于将冷却空气供应到燃气涡轮发动机涡轮的主动空隙控制系统的高效方法。具体地说，上述冷却流体分布管道组件从例如(但不限于)压缩机放气口等冷却空气源接收冷却空气流。所接收的冷却空气流与发动机罩相比是相对冷的，且可用于冷却发动机罩以减少其内径，这减少了在发动机罩内旋转的叶片的顶端与发动机罩的径向内表面之间的间隙。减少旋转叶片顶端与发动机罩之间的间隙趋于改进旋转机器的效率和可操作性，所述旋转机器在本申请中是燃气涡轮发动机组件的高压压缩机和/或高压涡轮。虽然参考燃气涡轮发动机进行描述，但冷却流体分布系统或主动空隙控制系统和冷却流体分布管道组件也可以在其它类型的发动机和其它类型的可旋转机器上使用，例如(但不限于)气体压缩机机器。通过使相对冷的冷却流体分布管道组件与相对热的表面隔开一段距离直到冷却流体流可使用冷却流道径向向内转向，与冷却流体分布管道和轴向定向的集管与发动机罩的径向外表面紧密接触而延伸的情况相比，冷却流保持相对更冷。如果由表面对峙距离表示的发动机罩表面与冷却流体分布管道之间的空间至少部分地填充有绝缘材料，那么可得到额外益处。
维持到例如主动空隙控制系统等冷却流体分布系统的冷却流体流在递送到将分布流以用于冷却用途的区域的同时相对冷的方法和系统的上述实施例提供了用于改善空隙控制系统的性能的有成本效益且可靠的手段。更具体地说，本说明书所描述的方法和系统促进了在冷却流体流围绕发动机罩的分布期间减少冷却流体流中从发动机罩拾取的热的量。因此，本说明书所描述的方法和系统促进了改善ACC系统以有成本效益且可靠的方式维持燃气涡轮发动机中的恰当空隙的能力。
上文详细描述了冷却流体分布管道组件的示例性实施例。冷却流体分布管道组件以及操作这些系统和部件装置的方法不限于本说明书所描述的具体实施例，相反，系统的部件和/或方法的步骤可相对于本说明书所描述的其它部件和/或步骤独立地和单独地使用。举例来说，所述方法也可以与使用从相对冷的区域或源经过相对热的区域到其中流体流期望仍相对冷地到达的区域的流体流传递的其它系统结合使用，并且不限于仅用如本说明书中所描述的系统和方法来实践。实际上，示例性实施例可结合当前被构造成收纳和接纳冷却流体分布管道组件的许多其它机械应用来实施和利用。
尽管本申请的各种实施例的具体特征可能在某些附图中示出而未在其它附图中示出，但这仅仅是为了方便起见。根据本申请的原理，附图的任何特征可以结合任何其它附图的任何特征被引用和/或要求保护。
本书面描述使用实例来公开包括最佳模式的实施例，并且还使所属领域的技术人员能够实践所述实施例，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本申请的可获专利的范围由权利要求书所限定，并且可以包括所属领域的技术人员想到的其它实例。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 (21)

1.一种冷却流体分布系统，包括：
待冷却的部件，其具有沿着所述待冷却的部件的纵向中心线延伸的主体以及至少部分地环绕所述纵向中心线的径向外表面；
冷却流体分布管道组件，其包括沿着所述径向外表面且与所述径向外表面隔开而延伸预定长度的冷却流体分布管道；
多个冷却流体出口孔，其周向地沿着所述冷却流体分布管道延伸穿过所述冷却流体分布管道；以及
冷却流道，其与所述多个冷却流体出口孔流连通地连接，且从所述冷却流体分布管道的外表面的径向内侧的所述多个冷却流体出口孔远离所述冷却流体分布管道朝向所述径向外表面延伸一距离，所述冷却流道的远端包括朝向所述径向外表面引导的多个冷却孔。
2.根据权利要求1所述的冷却流体分布系统，其特征在于，所述径向外表面包括散热片，所述散热片包括：
基底，其连接到所述径向外表面；和
远端，其远离所述主体延伸。
3.根据权利要求2所述的冷却流体分布系统，其特征在于，所述多个冷却孔中的至少一些被引导到所述散热片的所述基底。
4.根据权利要求2所述的冷却流体分布系统，其特征在于，所述径向外表面包括轴向隔开且相对于彼此平行的多个散热片，所述冷却流体分布管道包括与所述多个散热片相互交错的多个冷却流道。
5.根据权利要求1所述的冷却流体分布系统，其特征在于，所述冷却流体分布管道在所述主体周围周向地延伸，与所述径向外表面隔开所述主体的圆周的预定区域。
6.根据权利要求1所述的冷却流体分布系统，其特征在于，所述冷却流体分布管道组件包括相对于彼此轴向隔开的多个冷却流体分布管道。
7.根据权利要求1所述的冷却流体分布系统，其特征在于，所述冷却流体分布管道和所述冷却流道限定具有在周向方向和径向向内方向上朝向所述径向外表面引导的流体总体流的流动路径。
8.根据权利要求1所述的冷却流体分布系统，其特征在于，所述冷却流体分布管道和所述冷却流道限定具有在除轴向方向外的方向上引导的流体总体流的流动路径。
9.根据权利要求1所述的冷却流体分布系统，其特征在于，所述冷却流体分布管道与所述径向外表面隔开以使所述冷却流体分布管道与所述径向外表面热隔绝。
10.一种控制可旋转机器中的间隙的方法，所述可旋转机器包括至少部分地由发动机罩包围的转子，所述间隙限定于所述转子与所述发动机罩的径向内表面之间，所述方法包括：
引导冷却流体流通过周向地围绕所述发动机罩的径向外表面的冷却流体分布管道，所述冷却流体分布管道与所述发动机罩热隔离；且
通过延伸穿过所述冷却流体分布管道的冷却流体出口孔、以及与所述冷却流体出口孔流连通地连接且从所述冷却流体分布管道的外表面的径向内侧的所述冷却流体出口孔延伸的一个或多个冷却流道，将所述冷却流体流径向向内引导到所述径向外表面，所述冷却流体分布管道和所述一个或多个冷却流道轴向对准。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：维持所述冷却流体分布管道与所述发动机罩之间的预定间距。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括：使用空气或绝缘垫层使所述冷却流体分布管道与所述发动机罩之间的所述预定间距绝缘。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括：使用泡沫使所述冷却流体分布管道与所述发动机罩之间的所述预定间距绝缘。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：防止冷却流体的轴向流通过所述冷却流体分布管道和所述一个或多个冷却流道。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述径向外表面包括从所述径向外表面径向向外延伸的一个或多个散热片，所述一个或多个散热片包括连接到所述径向外表面的基底以及径向向外延伸的远端，所述方法进一步包括从所述一个或多个冷却流道朝向所述基底径向向内引导所述冷却流体流。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述一个或多个散热片和冷却流道是相互交错的，所述方法进一步包括从所述一个或多个冷却流道朝向所述一个或多个基底中的相应基底径向向内引导所述冷却流体流。
17.一种燃气涡轮发动机，包括：
核心发动机，其包括发动机罩和能够围绕纵向中心线旋转的转子，所述核心发动机包括高压压缩机（HPC）、燃烧器和高压涡轮（HPT），所述HPC和HPT通过高压（HP）轴连接在一起；
冷却流体分布管道组件，其包括冷却流体分布管道，所述冷却流体分布管道周向地沿着所述HPC和所述HPT中的至少一个的径向外表面且与所述径向外表面隔开而延伸预定长度；
多个冷却流体出口孔，其沿着所述冷却流体分布管道延伸穿过所述冷却流体分布管道的径向内侧；以及
冷却流道，其与所述多个冷却流体出口孔流连通地连接，且从所述冷却流体分布管道的外表面的径向内侧的所述多个冷却流体出口孔远离所述冷却流体分布管道朝向所述径向外表面延伸一距离，所述冷却流道的远端包括朝向所述径向外表面引导的多个冷却孔。
18.根据权利要求17所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括多个散热片，所述多个散热片从所述径向外表面径向向外延伸，且与所述HPC和所述HPT中的至少一个轴向对准。
19.根据权利要求18所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述散热片与所述冷却流道是相互交错的。
20.根据权利要求17所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括位于所述冷却流体分布管道与所述径向外表面之间的绝缘材料。
21.根据权利要求17所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述冷却流体分布管道组件是多个冷却流体分布管道组件中的一个，所述多个冷却流体分布管道组件中的每一个与所述HPC和所述HPT中的所述至少一个的相应级相关联。
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