用于引出冰的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可變放氣閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可變放氣閥，并且更特別地，涉及用來防止喘振和從升壓器和核心發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)之間的導(dǎo)管中移除冰的這樣的閥。
【背景技術(shù)】
[0002]在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中眾所周知的是提供可變放氣閥(VBV)，典型地提供門，可變放氣閥打開，以提供放氣流徑來在升壓器和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的核心發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)之間放出壓縮空氣?？諝饬魍ǔ纳龎浩骱秃诵陌l(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)之間的所謂的鵝頸流徑放出。航空器風(fēng)扇噴氣燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)和這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)的船舶和工業(yè)衍生物已經(jīng)采用了各種形式的彎曲流徑和VBV放氣門，彎曲流徑和VBV放氣門縮回到流徑殼中，以便形成通往放氣導(dǎo)管的入口，放氣導(dǎo)管放出升壓器或低壓壓縮機(jī)的排出空氣流，以用諸如Monhardt等人的名稱為“Combined Surge Bleed and Dust Removal System for a Fan-Jet Engine (用于風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的聯(lián)合喘振放氣和除塵系統(tǒng))”的美國專利N0.4，463，552中公開的方式從流徑中抽出顆粒。
[0003]由于放氣流突然彎曲遠(yuǎn)離壓縮機(jī)流的方向，所以由于它們的動(dòng)量的原因，很難將較大的顆粒保持在放氣流中。這個(gè)問題對(duì)于航空器、船舶和基于地面的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是普遍的。渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)(諸如通用電氣CF6和GE90系列發(fā)動(dòng)機(jī))具有成串聯(lián)關(guān)系的風(fēng)扇、升壓器和核心發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)，其中，傳送通過風(fēng)扇的一部分空氣輸送到升壓器，然后傳送到核心發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)。為了使核心發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)的入口空氣流與其飛行操作要求匹配以及防止升壓器失速，提供呈升壓器放氣導(dǎo)管的形式的升壓器可變放氣閥(VBV)，升壓器放氣導(dǎo)管具有在升壓器和核心發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)之間的入口和通往風(fēng)扇導(dǎo)管的出口。
[0004]打開和關(guān)閉升壓器放氣導(dǎo)管在傳統(tǒng)上由沿周向設(shè)置的多個(gè)樞轉(zhuǎn)門提供，樞轉(zhuǎn)門縮回到發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)或發(fā)動(dòng)機(jī)殼中，并且一個(gè)或多個(gè)燃料動(dòng)力促動(dòng)器提供動(dòng)力的單個(gè)同步(unison)環(huán)操作樞轉(zhuǎn)門。鐘形曲柄聯(lián)動(dòng)件可操作地將縮回的樞轉(zhuǎn)放氣門連接到同步環(huán)上。與Monhardt的專利中的滑動(dòng)門或閥相比，這種使用縮回的樞轉(zhuǎn)門的失速預(yù)防系統(tǒng)的示例在Shipley等人的名稱為“Bypass Valve Mechanism(旁通閥機(jī)構(gòu))”的美國專利N0.3，638，428中公開，該專利轉(zhuǎn)讓給與本發(fā)明相同的受讓人且通過引用而結(jié)合在本文中。VBV的操作由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器安排，可使用機(jī)械型或數(shù)字電子型發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。
[0005]與傳統(tǒng)放氣閥導(dǎo)管和閥門相關(guān)聯(lián)的問題在于，較大的顆粒和較大量的顆粒(諸如冰)往往不會(huì)吸到放氣導(dǎo)管中。合乎需要的是具有一種發(fā)動(dòng)機(jī)，其提供從壓縮機(jī)空氣流中移除大量冰以及高效地在升壓器和核心發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)之間放出空氣的能力。因而，非常合乎需要的是從鵝頸流徑中移除冰，而不移除核心空氣流，或者最大程度地減少移除的核心空氣流的量。
[0006]另一方面，旁通比較高的發(fā)動(dòng)機(jī)具有較小的核心流和較大的彈頭前部區(qū)域。這意味著有較多冰、冰雹或水通過壓縮機(jī)進(jìn)入到燃燒器中，導(dǎo)致空氣的含水量較高。這兩個(gè)基本現(xiàn)象共同導(dǎo)致燃燒器中的水-空氣比顯著增大，使得這樣的航空器發(fā)動(dòng)機(jī)在下雨或降雹時(shí)更容易受發(fā)動(dòng)機(jī)熄火問題的影響。具有較大前部區(qū)域的旁通比較高的發(fā)動(dòng)機(jī)還會(huì)在結(jié)冰環(huán)境內(nèi)在空轉(zhuǎn)操作期間，導(dǎo)致在升壓器入口和升壓器級(jí)上積冰。這在加速期間導(dǎo)致冰脫落增加，包括在最大功率操作下或其附近的脫落。它還會(huì)提高冰脫落且尤其是高速轉(zhuǎn)子冰脫落引起壓縮機(jī)失速的風(fēng)險(xiǎn)，這在歷史上對(duì)于雙軸發(fā)動(dòng)機(jī)一直是個(gè)問題，而且將繼續(xù)成為未來大型發(fā)動(dòng)機(jī)的問題。
[0007]現(xiàn)代高旁通比發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合較高壓力的核心壓縮機(jī)和較低壓力的升壓器，并且因而，在升壓器出口和風(fēng)扇旁通導(dǎo)管之間產(chǎn)生較小壓差。這會(huì)增加從升壓器的下游對(duì)風(fēng)扇旁通導(dǎo)管放出足夠量的空氣來保護(hù)升壓器不失速的難度。通過打開VBV門而將一些升壓器流卸放到機(jī)外，來控制升壓器失速邊界，以便將升壓器操作線路控制到低于其失速線的點(diǎn)。
[0008]因而，非常合乎需要的是使用于高旁通比發(fā)動(dòng)機(jī)的可變放氣閥和系統(tǒng)結(jié)合較高壓力的核心壓縮機(jī)和較低壓力的升壓器，從升壓器的下游放出足夠量的空氣來保護(hù)升壓器不失速。也非常高合乎需要的是使用于高旁通比發(fā)動(dòng)機(jī)的可變放氣閥和系統(tǒng)能夠防止冰脫落且更特別地是高速轉(zhuǎn)子冰脫落導(dǎo)致壓縮機(jī)失速或者導(dǎo)致燃燒器中的熄火。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可變放氣設(shè)備(48)包括可變放氣閥(49)，可變放氣閥(49)包括設(shè)置在過渡導(dǎo)管(29)中的放氣入口(47)中的可變放氣閥門(50)，以及位于門(50)的上游端或前端和下游端或后端(53，54)處的前部唇緣和后部唇緣(51，52)。門(50)可圍繞門(50)的前端(53)處或其附近的軸線(160)樞轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)，可變放氣閥(49)可操作來打開和關(guān)閉通往升壓器放氣流徑(46)的放氣槽口(170)，升壓器放氣流徑(46)位于過渡導(dǎo)管
(29)的徑向外側(cè)。放氣槽口(170)在放氣入口(47)處從過渡導(dǎo)管(29)的外部環(huán)形壁(67)大體沿徑向向外延伸到VBV門(50)的后部唇緣(52)，并且空氣流限制器(88)設(shè)置在升壓器放氣流徑(46)中?？諝饬飨拗破?88)可為可變空氣流限制器(90)，諸如瓣閥(92)。
[0010]過渡導(dǎo)管(29)可相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)中心線(12)具有過渡導(dǎo)管圓錐角(Al)，升壓器外部護(hù)罩(222)在過渡導(dǎo)管(29)的上游和附近，升壓器外部護(hù)罩(222)相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)中心線
(12)具有升壓器圓錐角(A2)，并且過渡導(dǎo)管圓錐角(Al)大于升壓器圓錐角(A2)。
[0011]升壓器放氣流徑(46)可延伸通過分叉式放氣導(dǎo)管(64)，分叉式放氣導(dǎo)管(64)包括內(nèi)部通道和外部通道出0，62)、沿徑向間隔開的內(nèi)部放氣壁和中間放氣壁(70，72)沿徑向界定內(nèi)部通道(60)，并且中間放氣壁(72)和與中間放氣壁(72)沿徑向間隔開的外部放氣壁(74)沿徑向界定外部通道(62)?？諝饬飨拗破?88)可位于內(nèi)部通道(60)的內(nèi)部通道出口(80)處，并且在內(nèi)部通道出口(80)處包括內(nèi)部通道(60)的出口區(qū)域(AO)，出口區(qū)域(AO)大于內(nèi)部通道(60)的入口區(qū)域(Al)。
[0012]門(50)可操作來與中間放氣壁(72)協(xié)作，以及使門(50)的后端(54)處的后部唇緣(52)基本密封性地抵靠著后部唇緣(52)，以完全打開內(nèi)部通道(60)，而且門(50)可操作來與外部放氣壁(74)協(xié)作，以及使后部唇緣(52)基本密封性地抵靠著外部放氣壁(74)，以完全打開內(nèi)部通道和外部通道出0，62)。
[0013]升壓器放氣流徑(46)還可延伸通過放氣導(dǎo)管(66)，放氣導(dǎo)管￠6)不分叉，并且被沿徑向間隔開且彎曲的內(nèi)部放氣壁和外部放氣壁(70，74)沿徑向界定，內(nèi)部放氣壁和外部放氣壁(70，74)沿徑向向內(nèi)彎曲。放氣導(dǎo)管(66)從放氣導(dǎo)管入口(77)向下游或向后延伸到放氣導(dǎo)管出口(78)，并且可變空氣流限制器(90)可操作地位于放氣導(dǎo)管出口(78)處。
[0014]升壓器放氣流徑(46)還可在沒有放氣導(dǎo)管和升壓器放氣流徑(46)被沿徑向向內(nèi)彎曲的內(nèi)部放氣壁(70)沿徑向向內(nèi)界定的情況下從VBV門(50)向下游或向后延伸通過升壓器放氣流徑(46)?？諝饬飨拗破?88)是可變空氣流限制器(90)?？勺兛諝饬飨拗破?90)可為瓣閥(92)，瓣閥(92)可以可操作地聯(lián)動(dòng)到門(50)的徑向外部端(128)上。
[0015]操作可變放氣閥(49)的方法包括圍繞門(50)的前端(53)處或附近的軸線(160)旋轉(zhuǎn)設(shè)置在過渡導(dǎo)管(29)中的放氣入口(47)中的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可變放氣閥(49)的可變放氣閥門(50)，以打開和關(guān)閉分叉式放氣導(dǎo)管(64)的入口(77)處的放氣槽口(170)。放氣槽口(170)從過渡導(dǎo)管(29)大體沿徑向向外延伸到門(50)的后端(54)處的后部唇緣
(52)。
[0016]方法可進(jìn)一步包括打開和關(guān)閉分叉式放氣導(dǎo)管￠4)的內(nèi)部通道和外部通道(60，62)，其中，沿徑向間隔開的內(nèi)部放氣壁和中間放氣壁(70，72)沿徑向界定內(nèi)部通道(60)，并且中間放氣壁(72)和與中間放氣壁(72)沿徑向間隔開的外部放氣壁(74)沿徑向界定外部通道(62)。通過圍繞軸線(160)旋轉(zhuǎn)門(50)，以使后端(54)基本密封性地抵靠著中間放氣壁(72)，來完全打開內(nèi)部通道￠0)，以及通過圍繞軸線(160)旋轉(zhuǎn)門(50)，以使后端(54)基本密封性地抵靠著外部放氣壁(74)，來完全打開內(nèi)部通道和外部通道(60，62)兩者。
[0017]方法可進(jìn)一步包括通過圍繞軸線(160)旋轉(zhuǎn)門(50)以使后部唇緣(52)在中間放氣壁和外部放氣壁(72，74)之間移動(dòng)，來完全打開內(nèi)部通道￠0)和部分地完全打開外部通道(62)，以調(diào)節(jié)來自過渡導(dǎo)管(29)中的核心空氣流(15)的放氣空氣(19)，以便進(jìn)行升壓器操作線路控制。
[0018]另一種操作燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可變放氣閥(49)的方法，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可變放氣閥(49)包括可變放氣閥門(50)，可變放氣閥門(50)設(shè)置在過渡導(dǎo)管(29)中的放氣入口
(47)中，并且可旋轉(zhuǎn)地附連到轂框架(129)上，該方法包括:圍繞門(50)的前端(53)處或其附近的軸線(160)旋轉(zhuǎn)門(50)，以打開和關(guān)閉通往升壓器放氣流徑(46)的放氣槽口(170)，升壓器放氣流徑(46)設(shè)置成通過轂框架(129);同時(shí)打開或關(guān)閉設(shè)置在升壓器放氣流徑(46)中的可變空氣流限制器(90);以及操作閥和限制器，以放出過渡導(dǎo)管(29)中的核心空氣流(15)，以及/或者引出過渡導(dǎo)管(29)中的冰。
【附圖說明】
[0019]在結(jié)合附圖得到的以下描述中闡明本發(fā)明的前述方面和其它特征，其中:
圖1是航空器渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示例性實(shí)施例的縱向部分截面圖和部分簡圖，航空器渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有在升壓器和高壓壓縮機(jī)之間的過渡導(dǎo)管中的可變放氣閥(VBV)，過渡導(dǎo)管使離開升壓器的核心空氣流轉(zhuǎn)向。
[0020]圖2是在圖1中示出的發(fā)動(dòng)機(jī)中處于關(guān)閉位置的閥的門的放大部分截面圖和部分簡圖。
[0021]圖3是處于部分地打開位置的閥相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)中的過渡導(dǎo)管處于第一向外旋轉(zhuǎn)位置的圖2中示出的門的截面圖。
[0022]圖4是處于完全打開位置的閥和相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)中的過渡導(dǎo)管處于第二向外旋轉(zhuǎn)位置的圖2中示出的門的截面圖。
[0023]圖5是備選門的截面圖，備選門具有彎曲內(nèi)表面和比圖2中示出的門更深的閥鏟(scoop)O
[0024]圖6是相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)中的過渡導(dǎo)管處于第一向外旋轉(zhuǎn)位置的圖5中示出的門的截面圖。
[0025]圖7是相對(duì)于發(fā)動(dòng)