Conjunto de carcasa que reduce el gradiente de temperatura del aire extraído del motor de la turbina de gas, dispositivo de purga para el motor de la turbina de gas y método para controlar la distorsión de la carcasa del motor de la turbina de gas
Descripción general
 Se proporciona un conjunto de carcasa para reducir la deformación térmica circunferencial de una carcasa de compresor. ] Envuelta del compresor tiene una carcasa exterior anular 20 que tiene al menos un conducto de salida 36, ​​que está dispuesto en la carcasa exterior coaxialmente, separado de la carcasa exterior para formar una imagen de la cámara impelente 19 radialmente hacia dentro extracción y la carcasa interior anular 14, un disco radial 21 y 22 que se extiende desde la carcasa exterior hacia dentro para formar la imagen de la cámara de sobrepresión 24, una mayor velocidad radial que la velocidad circunferencial de la purga de aire que entra en el plenum 24 son Una pluralidad de aberturas de sangrado de área pequeña 28 dispuestas en la carcasa interna para impartir al aire, tuberías de aire 32 dispuestas en cada abertura de purga, Y un deflector 34 que se acopla con la carcasa 22 y soporta las cubiertas 14 y 20. El aire de extracción incide en la carcasa exterior y controla la distorsión reduciendo suficientemente el gradiente de temperatura circunferencial que se produce en la carcasa exterior.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un motor de turbina de gas, y más particularmente a un diseño de carcasa de compresor de un motor de turbina de gas de una aeronave.
Antecedentes de la técnica
Un motor de turbina de gas de avión típico incluye un compresor que comprime aire y el aire comprimido se mezcla con combustible en la sección del combustor y se enciende y el gas de combustión resultante impulsa la turbina . El compresor y la turbina están rodeados por una carcasa, y el aire se purga o distribuye a través de estas envolturas. Típicamente, una porción del aire se extrae del compresor como aire extraído y se usa para enfriar componentes del motor como turbinas, cubos, cojinetes y engranajes, y para la presión de la cabina en el avión.
En un compresor típico, la carcasa interna o canal es concéntrica con la carcasa exterior y sostiene las paletas del estator. La carcasa interna también rodea las palas del rotor del compresor. El aire extraído del compresor normalmente fluye a través de la carcasa interna y se recoge en un pleno formado entre la carcasa interna y la carcasa exterior y luego pasa a través de una tubería provista en la carcasa exterior del compresor. Y está descargado.
En un aparato convencional para extraer aire, la carcasa interior está provista de orificios de extracción o ranuras, que conducen parte del aire del compresor a la cámara impelente. Este aire de extracción fluye circunferencialmente en la cámara impelente y llega a la tubería de salida más cercana en la carcasa exterior donde se descarga desde el compresor. Un problema con este método de purga es que la velocidad del aire aumenta a medida que el aire fluye desde la ranura de suministro de la carcasa interior al tubo de salida de la carcasa exterior. Por lo tanto, la capacidad de transferencia de calor del aire de extracción es directamente proporcional a la velocidad del aire de extracción, por lo que es relativamente baja en el punto medio entre los dos tubos de salida y relativamente alta en el tubo de salida.
A medida que el aire de purga se calienta la carcasa exterior, la porción de la carcasa exterior adyacente al tubo de salida, se expande rápidamente que la porción de carcasa entre la tubería de salida y por el calentamiento desigual, deformada carcasa exterior Su redondez disminuye. Dado que la carcasa interna es soportada por la carcasa exterior, la carcasa interna también disminuye su circularidad. Tal distorsión es indeseable. Esto se debe a que la carcasa interna rodea las palas del rotor y la eficiencia del compresor disminuye a medida que aumenta el espacio entre la punta de la cuchilla y la carcasa interna.
Los solicitantes diseñaron previamente conjuntos de purga que extraen aire del compresor para reducir la tensión térmica circunferencial de la carcasa. El conjunto de purga incluye una pluralidad de deflectores que están dispuestos dentro de la cámara impelente y espaciados radialmente hacia dentro desde la carcasa exterior. Cada uno de los deflectores está provisto de una abertura intermedia cada uno en comunicación con un tubo de salida diferente y el extremo opuesto de cada uno de los deflectores también se extiende circunferencialmente alejándose de la abertura intermedia. El deflector proporciona un escudo de flujo alrededor de cada uno de los tubos de salida entre las carcasas interior y exterior, de modo que el aire se dirige a través de la abertura intermedia y fluye al tubo de salida asociado.
Este conjunto reduce la tensión térmica circunferencial de la carcasa del compresor, pero aumenta la complejidad y el gasto de la fabricación del compresor, así como el peso del compresor. Por lo tanto, existe la necesidad de un dispositivo que reduzca la deformación térmica circunferencial de la carcasa del compresor y no aumente la complejidad, el coste y el peso del compresor.
Medios para resolver el problema
Efecto de la invención
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en alzado esquemática en sección de un ejemplo de un compresor de motor de turbina de gas que incorpora la presente invención para la extracción de aire.
La figura 2 es una vista en sección transversal esquemática del compresor a lo largo de la línea 3 3 de la figura 1, que muestra una pluralidad de aberturas de alimentación de área pequeña provistas en la carcasa interior.
La figura 3 es una vista en sección ampliada de la figura 2, que muestra la colisión del aire extraído contra la carcasa exterior.
Compresor de flujo axial 10
14 Carcasa interior
19 Pleno de la carcasa interior
20 carcasa externa
21, 22 disco
23 cono de compresor trasero
24 Plenum de compresor circular
27 orificio de sangrado
28 apertura de sangrado
32 tubos de aire
34 deflector
36 conducto de salida
Reclamo
Una carcasa exterior anular que tiene una la reivindicación 1, en el que al menos un conducto de salida, con proporcionado coaxialmente dentro de la carcasa exterior, una carcasa interior anular está separado de la carcasa exterior para formar una imagen de la cámara impelente, la para apoyar la carcasa interior y exterior, y medios que definen una cámara de sobrepresión entre las carcasas interior y exterior, y medios para aplicar el aire extraído una gran velocidad radial que la velocidad circunferencial de la purga de aire que entra en el plenum Donde el aire de extracción incide en la carcasa exterior cuando el aire de extracción abandona el conducto de salida y provoca un gradiente circunferencial de temperatura en la carcasa exterior que sea suficiente para evitar la distorsión del conjunto de la carcasa Reducir el gradiente de temperatura del aire extraído del motor de la turbina de gas.
2. Un conjunto de carcasa de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichos medios para aplicar una velocidad radial al aire de infusión comprenden una pluralidad de aberturas de purga de un área relativamente pequeña dispuesta en dicha carcasa interna.
3. El conjunto de carcasa de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la abertura de purga dispuesta en la carcasa interna es veintiocho.
4. El conjunto de carcasa de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende además un tubo de aire dispuesto en cada abertura de purga en la cámara impelente y que dirige aire de extracción a la carcasa exterior.
5. Un conjunto de carcasa de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichos medios para soportar dicha carcasa interna y externa son un disco radial que se extiende desde dicha carcasa exterior hacia dicha carcasa interna.
6. El conjunto de carcasa de la reivindicación 5, en el que dichos medios para soportar dicha carcasa interna y externa incluyen una placa deflectora dispuesta en dicho tubo de aire y que engrana con dicho disco radial.
7. El conjunto de carcasa de la reivindicación 6, en el que dichos medios para soportar dicha carcasa interna y externa incluyen un cono de compresor trasero que se extiende desde dicha carcasa exterior a dicha carcasa interna.
8. El conjunto de carcasa de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la abertura de purga está dispuesta en una etapa de compresor.
9. El conjunto de carcasa de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la abertura de purga está dispuesta en una etapa de turbina.
Una carcasa interna anular coaxial con la carcasa exterior y espaciada radialmente hacia dentro desde la carcasa exterior, y una carcasa interior anular coaxial con la carcasa exterior, Un disco radial que se extiende desde la carcasa hacia la carcasa interior y define una cámara impelente y se extiende desde la carcasa exterior hasta la carcasa interior para soportar la carcasa interna y externa. Una pluralidad de aberturas de purga de área pequeña dispuestas en dicha carcasa interna y que proporcionan una velocidad radial al aire de purga que es mayor que la velocidad circunferencial del aire de purga que entra en dicha cámara impelente Y el aire de extracción de alta velocidad incide en la carcasa exterior a medida que el aire de extracción sale del conducto de salida y se impulsa hacia adelante Prevención de disponer de un sistema de purga de motor de turbina de gas la distorsión de la carcasa exterior mediante la reducción de los gradientes de temperatura circunferenciales que se producen a la carcasa exterior.
11. El dispositivo de purga de la reivindicación 10, que comprende además una placa deflectora dispuesta en el tubo de aire y que engrana con el disco radial.
12. Dispositivo de purga según la reivindicación 11, en el que la abertura de purga dispuesta en la carcasa interna es veintiocho.
13. El dispositivo de purga de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende además un tubo de aire dispuesto en cada abertura de purga en la cámara impelente y que dirige el aire de extracción a la carcasa exterior.
14. Un dispositivo de purga según la reivindicación 13 dispuesto en una etapa de compresor.
15. Un método para comprimir aire con una pluralidad de cuchillas móviles y cuchillas de estator, extrayendo una porción de aire comprimido a través de una pluralidad de aberturas de purga de área pequeña dispuestas en la carcasa interna. al entrar en los pasos de que la velocidad circunferencial del aire extraído para impartir una mayor velocidad radial para extraer el aire, a fin de distribuir uniformemente la capacidad de transferencia de calor del aire de extracción, la etapa de que incide el aire extraído la carcasa exterior y , Y descargar el aire de extracción a través de un conducto de salida.
16. El método de controlar la distorsión de la carcasa de acuerdo con la reivindicación 15 para una carcasa del compresor.
17. Un método para controlar la distorsión de la carcasa según la reivindicación 15 para una carcasa de turbina.
18. El conjunto de carcasa de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el gradiente de temperatura se reduce en un 60%.
Dibujo :
Application number :1994-010709
Inventors :ゼネラル?エレクトリック?カンパニイ
Original Assignee :ロジャー?クレイトン?ウォーカー、リチャード?ジェームス?ファーロン、ハロルド?ポール?リーク,ジュニア、ジョン?デイヴィット?ビブラー