用于燃气涡轮发动机的有导管罩支撑件

摘要

一种有导管罩支撑件（54），其包括环形结构，该环形结构构造为安装至环形涡轮发动机框架（46），并且包括在其中一体地形成的一个或更多个旁通导管（62）。

说明书

（多个）相关申请的交叉引用

本非临时申请根据美国法典35U.S.C.§119(e)主张对在2014年12月31提交的题为“用 于燃气涡轮发动机的有导管罩支撑件”的美国临时专利申请No.62/098878的优先权的益 处，通过引用将其全部并入本文。

技术领域

本发明大体涉及在燃气涡轮发动机中的固定结构，并且更特定地涉及在这样的发 动机中的支撑框架。

背景技术

典型的涡轮风扇发动机连续流连通地包括：风扇、低压压缩机或“增压器”、高压压 缩机（“HPC”）、燃烧器、高压涡轮（“HPT”）、以及低压涡轮（“LPT”），其中，HPT驱动HPC，而LPT 驱动风扇和增压器两者。

燃气涡轮发动机的旋转构件由轴承支撑，该轴承安装在一个或更多个结构框架 中。框架典型地采取内部毂的形式，其通过径向延伸的翼形件形撑架的排列连接至外壳。典 型的涡轮风扇发动机具有在风扇紧接后面的风扇毂框架（“FHF”）。

常规的涡轮风扇发动机通常合并用于控制增压器压缩机失速余量的可变放气阀 （“VBV”）系统。VBV系统包括安装在风扇毂框架内的一个或更多个放气阀。阀通常在发动机 的低功率操作期间（例如在空转时）打开，以用于放出压缩空气的一部分。放气阀在发动机 的高功率操作下（例如在巡航或起飞期间）关闭，因为不再需要放气。当阀打开时，空气从增 压器流路行进穿过风扇毂框架并进入旁通导管。

在现有技术涡轮风扇发动机中，风扇毂框架区域除了风扇毂框架自身外包括：多 个附接的构件（例如，分离的VBV导管），其用来将旁通流；耐火灭火毯，其用来保护风扇毂框 架；和罩支撑件。虽然有效，但是这些结构增加了发动机的重量、复杂性和成本。

由此，仍然存在对提供结构支撑和流体旁通流路的有导管罩支撑件的需要。

发明内容

在本文中描述的技术提供了一种有导管罩支撑件，其包括环形结构，该环形结构 构造为安装至环形涡轮发动机框架并且包括在其中一体地形成的一个或更多个旁通导管。

本发明的第一技术方案提供了一种有导管罩支撑件，其包括环形结构，环形结构 构造为安装至环形涡轮发动机框架并且包括在其中一体地形成的一个或更多个旁通导管。

本发明的第二技术方案为在第一技术方案中，旁通导管包括凸起膨胀，其配合在 涡轮发动机框架中形成的开口，来协同地限定流通道。

本发明的第三技术方案为在第一技术方案中，包括周围壁和带有环形后凸缘的环 形后裙缘。

本发明的第四技术方案为在第一技术方案中，其中，前凸缘绕周围壁和凸起膨胀 延伸。

本发明的第五技术方案为在第一技术方案中，包括环形V凹槽凸缘，其布置在罩支 撑件的后端处，具有在其中形成的V形凹槽。

本发明的第六技术方案为在第一技术方案中，V凹槽凸缘与周围壁成一体。

本发明的第七技术方案为在第一技术方案中，其结合环形风扇毂框架和具有容纳 在V形凹槽中的凸缘的环形罩支撑件。

本发明的第八技术方案为在第一技术方案中，其与风扇毂框架结合以便限定防火 壁。

本发明的第九技术方案为在第一技术方案中，结构是整体的。

本发明的第十技术方案为在第一技术方案中，结构是复合的。

本发明的第十一技术方案为在第一技术方案中，结构由单个360度环制成。

本发明的第十二技术方案为在第一技术方案中，结构包括两个或更多个拱形节 段，其被组装来形成完整的环带。

附图说明

可通过参照结合附图做出的下列描述而最好地理解本发明，其中：

图1是合并根据本发明的一方面构造的罩支撑件的燃气涡轮发动机的局部剖视、示意 图；

图2是附接至风扇毂框架的图1的罩支撑件的一个实施例的示意透视图；

图3是图1的罩支撑件的另一实施例的示意透视图；以及

图4是图3的罩支撑件的剖视图。

具体实施方式

参照附图，其中，遍及各种附图相同的标号指代相同的元件，图1绘出了具有纵向、 轴向中心线轴线12的示例性燃气涡轮发动机10的示意、局部剖视图。

注意到的是，如在本文中所使用的，用语“轴向”或“纵向”意指平行于在上面描述 的中心线轴线12的方向，而“径向”意指垂直于轴向方向的方向，并且“切向”或“周向”意指 互相垂直于轴向和切向方向的方向。如在本文中所使用的，用语“向前”或“前”意指在穿过 或绕构件行进的空气流中的相对上游的位置，而用语“向后”或“后”意指在穿过或绕构件行 进的空气流中的相对下游的位置。该流的方向在图1中通过箭头26显示。这些方向用语仅仅 用于描述的便利性，并且不需要因而描述的结构的特定朝向。

发动机10连续流连通地包括：风扇14、低压压缩机或“增压器”16、高压压缩机18、 燃烧器20、高压涡轮22以及低压涡轮24，它们均绕中心线轴线12共轴地布置。共同地， HPC18、燃烧器20以及HPT22被称为“气体发生器”或“芯部”。共同地，风扇14、增压器16、以及 低压涡轮24称为“低压系统”。高压涡轮22通常驱动高压压缩机18，而低压涡轮24通常驱动 风扇14和增压器16两者。

芯部和低压系统一起以已知的方式可操作，来产生初级流或芯部流和风扇流或旁 通流。虽然示出的发动机10是高旁通比涡轮风扇发动机，但是在本文中描述的原理同样地 可应用于包括固定框架的其它类型的涡轮发动机。

风扇14接收环境空气26并初步加压其来形成加压风扇空气28。风扇14布置在环形 风扇旁通导管30上游，风扇空气28的外部部分被引导穿过该导管30，其中，风扇空气28的内 部部分被引导入增压器16。旁通导管30包括分别径向分开的外和内环形壁30a和30b。内壁 30b通过围绕芯部的芯部罩31限定。

引导入增压器16的风扇空气在其中进一步被压缩以用于形成压缩空气32，该压缩 空气被进一步从增压器16引导并穿过布置在增压器16下游和高压压缩机18上游的环形压 缩机芯部导管34。芯部导管34包括分别的径向外部和内部环形壁34a和34b。

压缩空气32在高压压缩机18中进一步被压缩，并然后被引导至燃烧器20，其中，其 通常与燃料混合并点燃以用于产生燃烧气体36，该燃烧气体被引导穿过由其取得能量的高 压涡轮22和低压涡轮24。高压涡轮22布置在燃烧器20直接下游。

低压涡轮24布置在高压涡轮22直接下游，和压缩机16和18的紧接下游，并且可包 括被动叶顶间隙控制系统40，其提供有冷却空气流。间隙控制系统40自身为已知类型并且 包括一个或更多个环形管40a，其围绕低压涡轮24以用于使冷却空气冲击在常规护罩上，该 护罩围绕叶顶以用于在发动机10的操作期间控制在它们之间的间隙。系统40通过供应配管 42接收冷却空气，该配管42与增压器流路连通。更具体地，芯部导管34包括在其外壁34a中 的多个可变放气阀44，该外壁34a布置在增压器16和高压压缩机18之间。例如促动器的机构 （未显示）提供为用于选择地将放气阀44定位在打开或关闭位置中。

参照图2至4，发动机10包括环形风扇毂框架46，其轴向地布置在增压器16和高压 压缩机18之间。其为分别带有前和后面48与50的环形结构，风扇撑架52的环形排列由其径 向向外延伸至旁通导管30的外壁30a。

罩支撑件54安装至风扇毂框架46的后端部。当组装时，罩支撑件54是完整的环形 结构。如在图2中所显示，其可制造为单个360度环，或者如在图3中所显示，其可包括两个或 更多个拱形节段，它们被组装来形成完整的环带。罩支撑件54具有：前端56，其邻接风扇毂 框架46的后面50；和后端部58。罩支撑件54的结构包括周围壁60，其为大体圆柱形或截头圆 锥形，并且其与罩支撑件54的整体直径相比相对薄。周围壁60合并在其中形成的一体或单 一旁通导管62的环形排列。通常，各个旁通导管62限定凸起膨胀（从后面向前看），其在布置 为邻接风扇毂框架46时形成空气流通路。（风扇毂框架46包括绕其周围形成的多个开口47。 各个开口47配合旁通导管62中的一者）。旁通导管62可为简单地弯曲的（即，部分管状）或复 合弯曲（即，部分球形）。旁通导管62中的一个或更多个可包括一体的间隙控制起飞导管64， 其联接至在图1中显示的供应配管42。

大体径向朝向的前凸缘66布置在罩支撑件54的前端56处。其路径跨过在旁通导管 62之间的空间，并且沿着各个旁通导管62的内边缘68。前凸缘66包括多个分开的凸缘孔，其 可接纳紧固件70，例如，铆钉、螺钉、或螺栓来将罩支撑件54固定至风扇毂框架46。

环形、大体截头圆锥后裙缘72从罩支撑件54的后端58附近的周围壁60径向向外延 伸。大体轴向朝向的环形后凸缘74布置在后裙缘72的远端76处，并且包括多个分开的凸缘 孔，其可接纳例如铆钉、螺钉或螺栓的紧固件78。

罩支撑件54可由刚性且耐火的适当的材料构成。适当的材料的非限制实例包括金 属合金或复合材料，例如，带有在其中嵌入的碳纤维的环氧树脂基质。罩支撑件54可由坯段 铸造、锻造、模制、加工成，或由独立的构件组合成，该独立构件然后例如通过焊接或铜焊结 合在一起。共同地，风扇毂框架46和罩支撑件54限定防火壁，即，它们的材料和构造根据相 关的工程或管理标准选择为耐火穿透。

环形V凹槽凸缘80布置在罩支撑件54的后端58处。如其名称所暗示，V凹槽凸缘80 包括大体V形径向向外面向的凹槽82。其可利用紧固件84（例如，铆钉、螺钉、或螺栓）附接至 周围壁60，使得其可在磨损时易于更换。V凹槽凸缘80可由如在上面所描述的金属或复合材 料构成。备选地，V凹槽凸缘80可为与罩支撑件54的剩余部一起的一体或单一构造。

在上面描述的芯部罩31具有在其前端处的向下凸缘86，或其它适当的连接结构。 该凸缘86容纳在V形凹槽82中，从而形成在芯部罩31和罩支撑件54之间的机械连接。

为了排放来自芯部导管34的放出空气并将其排放入旁通导管30，提供了多个周向 分开的泄放孔88。泄放孔88中的每一个包括多个轴向分开的放热孔90，其在下游方向上倾 斜以用于将放出空气从旁通阀44以锐角向下游喷射入旁通导管30以用于减少与风扇空气 28的混合损耗。各个泄放孔88的前端容纳于在风扇撑架52中的环形凹槽92中，而各个泄放 孔88的后端经由紧固件78联接至罩支撑件54的后凸缘74。

罩支撑件54是一体的、单一的或整体结构，其占用现有技术VBV放气导管和罩支撑 件的位置。其结构地支撑芯部罩31。其提供了从增压器流路向旁通导管30的流体联接，提供 了用于间隙控制空气流的放气点，并且形成发动机10的防火壁。

与现有技术设计相比，罩支撑件53结合了多个现有部分的功能。期望节省显著的 重量、除去外部件部分（包括灭火毯），并且简化了包装和组装。根据特定应用，其可表现出 与其更换的现有技术结构相比的成本降低。

前面已描述了一种用于燃气涡轮发动机的有导管罩支撑件。在该说明书（包括任 何所附权利要求、摘要和图示）中公开的所有的特征，和/或所有的如此公开的任意的方法 或工序的步骤可以任意组合结合，除了其中这样的特征和/或步骤中的至少一些是互斥的 组合之外。

在本说明书（包括任何所附权利要求、摘要以及附图）中公开的各个特征可被用于 相同、等同或相似目的的备选特征替换，除非另外清楚地陈述。因而，除非另外清晰地陈述， 公开的各个特征仅仅是等同或相似特征的一般系列的一个实例。

本发明不限于（多个）前述实施例的细节。本发明延伸至在本说明书（包括任何所 附权利要求、摘要和图示）中公开的特征的任何一个新颖特征、或新颖特征组合，或者如此 公开的任何方法或工序的步骤的任何一个新颖步骤、或任何新颖步骤组合。