軸流式渦輪機(jī)壓縮機(jī)的具有等離子體除冰的分流前端的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有除冰系統(tǒng)的軸流渦輪機(jī)的分流前端(splitter nose)。更特別地，本發(fā)明涉及用于渦輪機(jī)的一次流和二次流的分流前端，所述分流前端設(shè)有除冰系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及包括具有除冰系統(tǒng)的分流前端的渦輪機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]為了優(yōu)化其推力和效率同時(shí)減小噪音損害，噴氣發(fā)動機(jī)與數(shù)個(gè)環(huán)形氣流一起工作。一般地，渦輪機(jī)將來流分離成一次流和二次流，后兩者具有環(huán)形套的形式。一次流通過壓縮機(jī)、燃燒室、然后在透平中膨脹。二次流向外包圍壓縮機(jī)、燃燒室、透平，然后在噴氣發(fā)動機(jī)出口處與一次流匯合。這些流通過壓縮機(jī)下游的圓形分流前端分離，其幾何形狀限制了進(jìn)入壓縮機(jī)的氣體進(jìn)入。
[0003]進(jìn)入渦輪機(jī)的空氣在分流前端處保持大氣溫度。因?yàn)闇囟仍诟咛幙山档?0°C，冰可能在具有濕氣的前端上形成。在飛行時(shí)，這種冰可能延伸并且增加從而在壓縮機(jī)定子葉片的頭上形成塊。這些塊改變了前端的幾何形狀并且會影響進(jìn)入壓縮機(jī)地氣流，從而降低效率。未控制的情況下，塊會變得特別大。后果就是它們會分離并且被壓縮機(jī)吸入，從而具有破壞經(jīng)過的轉(zhuǎn)子和定子葉片的風(fēng)險(xiǎn)。如果它沒有首先經(jīng)過通過風(fēng)扇的通路，這種吸入尤其有害處。為了限制冰的這種形成，分離前端設(shè)置有除冰裝置。
[0004]文獻(xiàn)US2004065092 Al公開了包括低壓壓縮機(jī)的軸流式渦輪機(jī)，其入口由環(huán)形分流前端界定。前端用于分離進(jìn)入渦輪機(jī)的流，進(jìn)入壓縮機(jī)的一次流，和包圍壓縮機(jī)的二次流。分流前端連結(jié)于壓縮機(jī)葉片上游排并且包括具有覆蓋分流前端主體的環(huán)氧樹脂的電除冰系統(tǒng)，以及嵌入在樹脂內(nèi)的加熱電阻。電阻采用繞組的形式，增加給予分流前端的熱量，但是線圈形式需要樹脂層厚度增加。這種厚度增加增長了幾何形狀約束。隨著分流前端變得更不銳利，在分離的流中出現(xiàn)更多擾動，降低了渦輪機(jī)的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的至少一個(gè)問題。更具體地，本發(fā)明的目的是增加設(shè)有除冰系統(tǒng)分離前端的渦輪機(jī)的效率。本發(fā)明的另一目的是改進(jìn)軸流式渦輪機(jī)一次流和二次流之間的分流前端的除冰。
[0007]技術(shù)方案
[0008]可以理解的是，本發(fā)明的主題是用于在渦輪機(jī)的環(huán)形流導(dǎo)引表面上形成等離子體的系統(tǒng)的分流前端，等離子體適合于加熱表面，優(yōu)選地適合于除去上面的冰。本發(fā)明能夠避免冰地形成并且能使冰液化。
[0009]本發(fā)明的主題是一種軸流式渦輪機(jī)的分流前端，所述前端包括:具有上游圓形邊緣的分離表面，用于將進(jìn)入所述渦輪機(jī)的流分成一次環(huán)形流和二次環(huán)形流；部分地形成所述分離表面的介電材料層；值得注意的是，它還包括至少一個(gè)除冰的等離子體生成電極，其部分地形成所述分離表面并且適于能夠與所述介電層結(jié)合形成等離子體，用以除去所述分離表面的冰。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述等離子體生成電極或至少一個(gè)等離子體生成電極形成所述分離表面，可能地，所述電極在其大部分周長上沿著所述上游邊緣延伸。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述等離子體生成電極或至少一個(gè)等離子體生成電極被配置從而界定所述渦輪機(jī)的一次流。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述電極具有完全由所述介電層覆蓋的至少一面，可能是主面，可能地，所述電極是具有矩形區(qū)域的成型構(gòu)件，所述電極具有完全由所述介電層覆蓋的三個(gè)面。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述分離表面包括用于界定所述一次流的環(huán)形內(nèi)部、用于界定二次流的環(huán)形外部、以及將所述環(huán)形內(nèi)部連結(jié)至所述環(huán)形外部的環(huán)形接合部，可能地，所述電極配置在所述接合部上。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述介電層大致上占用整個(gè)的所述接合部。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述分離表面具有關(guān)于所述渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)動軸線的旋轉(zhuǎn)輪廓，所述外部的輪廓比所述內(nèi)部的輪廓相對于所述轉(zhuǎn)動軸線基本上更加傾斜，，優(yōu)選地所述輪廓相對于彼此基本上傾斜小于45°的角度，優(yōu)選地小于30°，更優(yōu)選地小于20°。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述分離表面具有關(guān)于所述渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)動軸線的旋轉(zhuǎn)輪廓，所述內(nèi)部和外部的輪廓基本上是直的，并且所述接合部的輪廓是曲線的，具有小于50.0Omm的曲率半徑R，優(yōu)選地小于10.00mm，更優(yōu)選地小于5.00mm。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述電極是第一電極，所述分流前端包括通過所述介電層與所述第一電極分離的第二電極，所述電極配置用于能夠與介電材料層結(jié)合在所述分離表面上形成等離子體。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，它包括環(huán)形外壁，可能地，所述外壁是第二電極。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述外壁包括具有上游表面和在所述下游方向上可能軸向地開放的下游表面的上游環(huán)形鉤，所述介電層覆蓋所述鉤的上游表面。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，它包括外殼以及從所述外殼向內(nèi)徑向地延伸的環(huán)形排的葉片，可能地，所述外殼是所述第二電極。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，它包括由具有有機(jī)基質(zhì)和纖維的復(fù)合材料制成的至少一個(gè)主體；可能地，所述復(fù)合主體是所述外殼和/或所述環(huán)形外壁。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述介電層由所述復(fù)合材料的基質(zhì)形成。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述介電層是第一介電層，所述分流前端還包括具有管狀部的第二圓形介電層，可能地，所述介電層通過圓形間隙軸向地分離。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述介電層每一個(gè)具有帶有關(guān)于所述轉(zhuǎn)動軸線的旋轉(zhuǎn)輪廓的旋轉(zhuǎn)的形式，最遠(yuǎn)上游的所述介電層具有比其它介電層徑向上更高的旋轉(zhuǎn)輪廓。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述電極是第一電極，所述前端包括以兩組電極分布的至少四個(gè)電極，所述電極配置用于能夠生成至少兩個(gè)、優(yōu)選地至少三個(gè)圓形的等離子體，以除去所述分離表面上的冰。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述分流前端配置用于界定和/或形成軸流式渦輪機(jī)的壓縮機(jī)的入口。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述等離子體或每個(gè)等離子體具有環(huán)形形式，可能地，等離子體是分段的并且形成數(shù)個(gè)弧。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述分流前端包括由至少一個(gè)介電層圍繞的兩個(gè)第一電極，所述第一電極分開超過1.00mm，優(yōu)選地分開超過3.00mm。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述分流前端包括通過介電層彼此分離的兩個(gè)第二電極，所述層可能地與每個(gè)第二電極環(huán)形相接觸。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，至少一個(gè)或每個(gè)介電層具有恒定厚度。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，電極至少部分地、優(yōu)選地全部地合并在介電層的厚度中。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，關(guān)于環(huán)形內(nèi)部和環(huán)形外部的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動軸線的旋轉(zhuǎn)輪廓基本上是直的并且相對于彼此傾斜大于5°，優(yōu)選地大于10°，更優(yōu)選地大于15°。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述分流前端是形成在軸流式渦輪機(jī)的壓縮機(jī)、特別是低壓壓縮機(jī)的上游端上的分流前端，或者分流前端是形成在軸流式渦輪機(jī)的上游殼體上的，上游殼體包括用于一次流的一次環(huán)形接縫和用于二次流的二次環(huán)形接縫。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，分離前端包括兩個(gè)介電層和兩組電極，每組具有用于與渦輪機(jī)接觸的第一電極、第二電極、插入到每個(gè)第二電極和渦輪機(jī)的流之間的介電層。