渦輪部分12的流路37，在渦輪部分，熱工作氣體膨脹通過渦輪部分12的由輪葉排36和葉片排34形成的各級(jí)，以使葉片34和轉(zhuǎn)子32旋轉(zhuǎn)，從而從發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生工作輸出。
[0035]擴(kuò)散器29包括限定出環(huán)形通道(包括流路37的繼續(xù))的外部流路壁38和內(nèi)部流路壁40，以從渦輪部分12發(fā)送膨脹的熱工作氣體或排出氣體。端軸承30由多個(gè)支柱42支撐，多個(gè)支柱從外殼14上的連接件44延伸通過擴(kuò)散器29，到達(dá)軸承30上的連接件46，以支撐和維持軸承30處于外殼14內(nèi)的居中位置。另外，每個(gè)支柱42的在擴(kuò)散器29內(nèi)延伸通過流路37的一部分由支柱屏蔽件48圍繞，以使支柱42與穿過擴(kuò)散器29的熱排出氣體35隔離。應(yīng)理解，支柱屏蔽件48包括中空結(jié)構(gòu)，其具有連接到擴(kuò)散器29的外部和內(nèi)部流路壁38、40的外端和內(nèi)端50、52。
[0036]作為排出氣體穿過擴(kuò)散器29的結(jié)果，外部和內(nèi)部流路壁38、40變熱，并徑向向外和徑向向內(nèi)輻射熱量。特別地，熱量向外輻射，并加熱位于外殼14和由擴(kuò)散器29的外壁38限定的內(nèi)部之間的中間區(qū)域(本文中稱為環(huán)形外部空腔)內(nèi)的空氣，中間區(qū)域在軸向方向上由位于渦輪凸緣18和外殼14之間的界面處的軸向向前指狀密封件55以及由后壁28定界。類似地，熱量從內(nèi)壁40輻射至軸承空腔56，在軸承空腔，冷卻空氣通過軸承空腔空氣流提供，以確保軸承30和任何相關(guān)潤(rùn)滑流動(dòng)主體不會(huì)被過度加熱。然而，內(nèi)壁40可包括位于軸承空腔56內(nèi)的絕緣件(未示出)，以限制或減少從內(nèi)壁40傳遞的熱量。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的方面，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，對(duì)溫度的控制，尤其是溫度梯度在環(huán)形外部空腔54內(nèi)的平衡分布由于若干因素是困難的。這些因素包括給形成外部空腔54的中間部提供冷卻空氣或氣流的有限接近；延伸穿過外部空腔的支柱42的徑向外部的軸向長(zhǎng)度形成沿周向方向?qū)⒅虚g部分割為熱分離區(qū)段的阻擋器，從而限制了提供受控周向氣流通過外部空腔54的前向室58的能力；以及支撐桿24操作成沿周向方向有效地阻擋外部空腔54的后室60內(nèi)的氣流。應(yīng)注意，外部空腔54的前向室和后室58、60通過軸向位于后凸緣22附近的徑向受限通道62連接起來，當(dāng)擴(kuò)散器29受熱，且外壁38朝向外殼14向外膨脹時(shí)，受限通道62傾向于變窄。
[0038]由于自然對(duì)流，外部空腔54內(nèi)的暖或熱空氣傾向于上升到發(fā)動(dòng)機(jī)的上半部，產(chǎn)生不均勻的溫度分布，其中，位于發(fā)動(dòng)機(jī)上半部的支柱42和外殼14的一部分可變得明顯比位于發(fā)動(dòng)機(jī)下半部中的支柱42和外殼14的一部分更熱。例如，約180°C的溫差可存在于排氣部分10的發(fā)動(dòng)機(jī)的上半部和下半部之間。結(jié)果，外殼可呈現(xiàn)偏離其柱形形狀的變形或卵形化，其中，外殼的豎直尺寸大于其水平尺寸。另外，支柱42的差動(dòng)熱位移，即差動(dòng)膨脹和收縮可導(dǎo)致端軸承30的位置從其居中位置偏移，比如由發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的軸承30的向下偏移所呈現(xiàn)的，使葉片34更靠近周圍的葉片環(huán)結(jié)構(gòu)33(圖1)，并導(dǎo)致葉片頂端間隔的減小和可能的磨擦。另外，認(rèn)為外殼14的形狀的循環(huán)性變動(dòng)(比如與發(fā)動(dòng)機(jī)的正常循環(huán)性操作和停機(jī)一起發(fā)生)會(huì)增加排氣部分10的結(jié)構(gòu)中的熱誘導(dǎo)應(yīng)力，同時(shí)部件壽命減小。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的方面，提供空氣循環(huán)系統(tǒng)以在外部空腔54內(nèi)誘導(dǎo)或產(chǎn)生氣流，從而明顯減少排氣部分圓周周圍的溫差，并減少溫度對(duì)外殼14和端軸承30位置的影響。
[0040]參見圖1、3、4和7，空氣循環(huán)系統(tǒng)包括位于外部空腔54內(nèi)的沿周向彼此間隔開的多個(gè)流激發(fā)器64，以提供介質(zhì)流，即第一介質(zhì)流，包括外部空腔54內(nèi)的暖的或受熱的空腔空氣。如上所述，在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，產(chǎn)生排出氣體，外部流路壁38將熱量向外輻射至外部空腔54，從而在外部空腔54中產(chǎn)生十分高溫度的空氣。如下進(jìn)一步所述，提供激發(fā)器64以在外部空腔54內(nèi)產(chǎn)生受熱空氣的移動(dòng)或流動(dòng)。而且，應(yīng)理解，從每個(gè)激發(fā)器64排出的介質(zhì)流在特定激發(fā)器64附近具有基本上類似于外部空腔54內(nèi)的熱空氣分布的溫度，其中，外部空腔54內(nèi)的熱空氣的分布被設(shè)置成避免或限制例如因局部冷卻方法發(fā)生(例如利用注射冷卻空氣的冷卻方法)的熱應(yīng)力。
[0041]另外參見圖8，流激發(fā)器64均包括流動(dòng)主體66，其是柱形主體，限定出用于第一介質(zhì)流從流動(dòng)主體66的入口 68至流動(dòng)主體66的出口 70的中心流動(dòng)軸線AF。在所示實(shí)施例中，擴(kuò)散器72固定到流動(dòng)主體66，并沿軸向從出口 70延伸，以定向地引導(dǎo)來自出口 70的激發(fā)器流。盡管擴(kuò)散器72描述為與激發(fā)器主體66分離的分離部件，但是應(yīng)理解，擴(kuò)散器72可與激發(fā)器主體66 —體地形成。
[0042]供給端口 74位于激發(fā)器主體66內(nèi)，位于入口和出口 68、70之間，用于將第二介質(zhì)注射進(jìn)經(jīng)由流動(dòng)主體66限定的平行于中心流動(dòng)軸線Af的流路76中。供給端口 74可以是形成通過流動(dòng)主體66的內(nèi)表面78的大致連續(xù)的環(huán)形端口，或者可包括多個(gè)周向間隔開的孔口，與環(huán)形主體66中的環(huán)形供給室80流動(dòng)主體連通。供給端口 74形成為來自供給室80的在中心流動(dòng)軸線Af的軸向下游方向上具有分量的通道，用于朝向出口 70向下游排放第二介質(zhì)。
[0043]經(jīng)由第二介質(zhì)導(dǎo)管82給供給室70供給第二介質(zhì)，第二介質(zhì)優(yōu)選地包括壓縮空氣。第二介質(zhì)(在下文中稱為“壓縮空氣”)從供給端口 74以高流速排放出，以誘導(dǎo)第一介質(zhì)流流入入口 68中，并經(jīng)由流動(dòng)通道76到達(dá)出口 70。應(yīng)理解，流動(dòng)主體可包括商用流放大器，其中，進(jìn)入入口 68的介質(zhì)的體積流率可遠(yuǎn)大于經(jīng)由供給端口 74提供的壓縮空氣的體積流率，離開的激發(fā)器流是混合流或混合介質(zhì)，包括壓縮空氣和經(jīng)由入口 68抽吸的介質(zhì)的混合物。因此，流動(dòng)主體66根據(jù)常規(guī)流放大器原理操作。
[0044]如圖1和3所見，每個(gè)流激發(fā)器64位于外部空腔54的后室60中，并支撐在相應(yīng)后蓋25上，擴(kuò)散器72從流動(dòng)主體66沿軸向上游方向延伸，即相對(duì)于經(jīng)由擴(kuò)散器29的排出氣體流的上游。特別地，激發(fā)器64可經(jīng)由支架84a、84b (圖4)栓接到相應(yīng)后蓋25的下側(cè)，第二介質(zhì)導(dǎo)管82從外部空腔54徑向向外延伸通過后蓋25。激發(fā)器64支撐成擴(kuò)散器72朝向受限通道62徑向向內(nèi)傾斜，以將來自激發(fā)器64的排出流沿軸向向前引導(dǎo)通過受限通道62，并進(jìn)入前向室58。
[0045]參見圖4和5，擴(kuò)散器72的出口端86限定出具有沿周向方向延伸的長(zhǎng)軸A1和沿徑向方向延伸的短軸A2的橢圓或大致橢圓形狀。在所示實(shí)施例中，長(zhǎng)軸A i的尺寸D i為短軸A2的尺寸D 2的約4倍。擴(kuò)散器72的出口端86構(gòu)造成形成排放流的周向縱向片，排放流的周向縱向片穿過受限通道62，并在支柱42之間，使暖的空氣從支柱42之間朝向前向室58的軸向上游側(cè)處的指狀密封件55沿軸向向前移動(dòng)。
[0046]另外，如圖6所見，每個(gè)激發(fā)器64支撐成流動(dòng)主體66的中心流動(dòng)軸線Af以相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的中心縱向軸線A。的角度α取向。在所示實(shí)施例中，流動(dòng)軸線AF以相對(duì)于縱向軸線Ac成約26的角度α取向，并且引導(dǎo)在排出流的下游方向觀看時(shí)沿順時(shí)針方向具有分量的激發(fā)器流。離開激發(fā)器64的空氣沿軸向向前行進(jìn)至指狀密封件55，并偏轉(zhuǎn)成基本上繞外部空腔54行進(jìn)。因此，激發(fā)流的周向傾斜方向誘導(dǎo)出熱空氣在外部空腔54內(nèi)的周向循環(huán)流，使得通常傾向于在外部空腔54的上部積累的更暖的空氣(即通過自然對(duì)流)被朝向發(fā)動(dòng)機(jī)的下半部向下引導(dǎo)，通常傾向于在外部空腔54的下部積累的更冷的空氣被朝向發(fā)動(dòng)機(jī)的上半部向上引導(dǎo)。應(yīng)理解，空氣在外部空腔54內(nèi)的周向循環(huán)流操作成在外部空腔54處基本上使排氣部分10的圓周周圍的溫度均衡。此外，應(yīng)理解，空腔空氣在外部空腔54內(nèi)的從后室60至前向室58的軸向位移與空氣在外部空腔54周圍的周向移動(dòng)結(jié)合起來操作成提供空氣的軸向和周向移動(dòng)，以使外部空腔54內(nèi)的溫度均衡。
[0047]如上所述，支柱屏蔽件48包括中空結(jié)構(gòu)，通道90(圖1)可限定在支柱屏蔽件48和相關(guān)支柱42之間。為了限制軸承空腔56中的冷卻空氣沿徑向向外方向流到外部空腔54，流阻擋器92可設(shè)置在支柱42從內(nèi)部流路壁40徑向向內(nèi)延伸的位置處。阻擋器92在支柱42和內(nèi)部流路壁40之間延伸，并明顯防止或限制軸承冷卻空氣流過通道90。因此，阻擋器92明顯防止支柱42的位置處的額外熱梯度條件(由軸承冷卻空氣不受控地流入外部空腔54形成)ο
[0048]在操作時(shí)，應(yīng)理解，從激發(fā)器64供給的大多數(shù)空氣包括從后室60提取進(jìn)入流動(dòng)主體66的入口 68的熱空腔空氣，僅少部分激發(fā)器空氣包括經(jīng)由第二介質(zhì)導(dǎo)管8