航空渦輪發動機的分離器前端除冰裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及氣流分離器前端的總領域，該氣流分離器前端形成雙轉子旁路型航空渦輪發動機的部分。更具體來說，本發明涉及用于如此分離器前端除冰的裝置。
【背景技術】
[0002]在雙轉子旁路型航空渦輪發動機中，一次氣流(或熱氣流)的流道和二次氣流(或冷氣流)的流道通過分離器前端在風扇下游分離。
[0003]為了優化發動機的重量，同時保留一次氣流的流道部分和二次氣流的流道截面之間相同的比例，制造商尋求減小這些流道的半徑。尤其是為了減小二次氣流流道的內半徑，有利地是，盡可能限制分離器前端和位于分離器前端下游的結構外殼之間的連接區域的半徑尺寸。將該半徑尺寸減到最小還通過能夠增大一次和二次氣流之間的共線性程度而呈現出空氣動力學的優點。
[0004]此外，分離器前端是發動機的內部元件，當在結冰條件下飛行時，其特別暴露在結冰的條件中。在如此的條件下，高濕度的空氣和雨水可穿透到發動機內部，并變得以結冰的形式堆積在分離器前端上，帶來的風險是，如此的結冰變得脫落下來而損壞位于一次氣流流道中下游的壓縮機。
[0005]為了避免在分離器前端上結冰，已知的做法是將熱空氣注入到分離器內，該熱空氣取自發動機的壓縮機級。該熱空氣典型地通過管道傳輸，該管道由通過外殼并緊固在分離器前端上的單獨的配件構成，以將熱空氣排入到分離器內。可特別地參照文獻US2003/0035719，該文獻描述了如此除冰裝置的實例。
[0006]然而，用來傳輸防止在分離器前端上結冰的熱空氣的已知方案，卻與減小分離器前端和外殼之間連接區域的半徑尺寸不相容。
【發明內容】
[0007]因此，存在著這樣的需求，能夠具有用來對分離器前端除冰的裝置，同時采用最小的徑向空間量。
[0008]該目的通過對航空渦輪發動機分離器前端除冰的裝置來達到，該裝置包括分離器前端和外殼，分離器前端用來定位在發動機風扇下游，以分離分別通過來自發動機的一次氣流和二次氣流的環形通道，外殼緊固到分離器前端以便在下游處延伸它，外殼具有形成一次氣流流道外面的內部屏蔽罩，根據本發明，外殼包括至少一個納入在內部屏蔽罩內的空氣導管，以便與屏蔽罩一體地形成，空氣導管在下游處展開面向空氣饋入，而在上游處展開通向分離器前端內部。
[0009]將空氣導管納入到外殼內部屏蔽罩內以使它們形成單一件，這能夠限制分離器前端所占據的徑向空間。與現有技術的除冰方案相比，空氣導管停駐在分離器前端內，停駐的方式是包括外殼內部屏蔽罩的停駐，由此，相應地限制組件所占據的徑向空間。換句話說，將空氣導管納入到外殼內部屏蔽罩內，能夠使空氣導管和下游的分離器前端之間的固定偏移，由此，能夠共享該在空氣導管和分離器前端之間的停駐。
[0010]較佳地，通過使用模具的鑄造來制造外殼，該模具具有占據空氣導管部位的內芯。外殼可由鈦合金制造。
[0011]空氣饋送可以是空氣饋送管，該饋送管在上游端處連接到注入集管。在如此的情況下，外殼可具有六個空氣導管，它們彼此角度地間距開，并連接到單個注入集管。
[0012]空氣導管可開口通向分離器前端內形成的除冰空腔的內部，并開口通向到一次氣流流道內。
[0013]有利地，空氣導管不具有位于分離器前端上的任何緊固件。
[0014]本發明還提供包括如上所定義的除冰裝置的航空渦輪發動機。
【附圖說明】
[0015]從以下參照附圖所作的描述中，可顯現本發明其它的特征和優點，附圖示出沒有限制特征的實施例。在附圖中:
[0016]圖1是沿配裝有根據本發明的除冰裝置的航空渦輪發動機的縱向截面中的局部剖視圖；
[0017]圖2是圖1的除冰裝置的立體圖；以及
[0018]圖3是圖2的縱向剖視圖。
【具體實施方式】
[0019]圖1示出本發明所適用的雙轉子旁路型航空渦輪發動機10的一部分。
[0020]在已知的方式中，發動機10是關于縱向軸線12呈軸對稱的，在其上游端處具有入口，該入口接納外面的空氣，該空氣是饋送到風扇14的。
[0021]在風扇14的下游處，空氣在一次氣流流道(或通道)16和二次氣流流道18之間分流，二次氣流流道18圍繞一次氣流流道同心地布置。這兩個通道16和18通過分離器前端20彼此分開。
[0022]如圖2和3所示，分離器前端20具有V形的縱向截面，并包括內部環形壁22和外部環形壁24，內部環形壁22形成一次氣流流道16的外側，而外部環形壁24形成二次氣流流道18的內側。在其下游端處，分離器前端的內壁22由朝向外部壁24徑向地突出的環形凸緣26延伸出來。
[0023]一排入口導向葉片(IGV) 27緊固到分離器前端的內壁22。
[0024]在下游處，分離器前端20緊固到具有內部屏蔽罩30的結構外殼28，該內部屏蔽罩30形成一次氣流流道16的外側，一次氣流流道16延伸在分離器前端的內壁22的下游。
[0025]更精確地說，在其上游端處，結構外殼28的內部屏蔽罩30由上游環形凸緣32延伸出來，上游環形凸緣32徑向朝外地突出出來，并通過螺母-和-螺栓型的緊固件系統(圖中未示出)緊固到分離器前端的凸緣26，緊固件系統圍繞發動機縱向軸線12分布。
[0026]在其下游端處，外殼的內部屏蔽罩30同樣地由下游環形凸緣34延伸出來，下游環形凸緣34徑向朝外地突出出來，以便能將外殼緊固到發動機的另一元件上(圖中未示出)。
[0027]此外，用來緊固到外殼28的外部屏蔽罩(圖中未示出)用于形成二次氣流流道18的內側，其延伸在分離器前端的外壁24的下游。
[0028]根據本發明，夕卜殼28具有至少一個空氣導管36，其納入在內部屏蔽罩30內以便與其形成一體，空氣導管36在下游開口朝向空氣饋送管38，而在上游開口通向分離器前端20的內部。
[0029]為此，外殼28通過使用模具的鑄造(例如，鈦合金)來進行制造，該模具具有占據相應數量的空氣導管36部位的一個或多個內芯(空氣導管36與外殼一起模制)。舉例來說，可采用失蠟鑄造方法或沙鑄造方法。替代地，也可以求助于機焊接或在材料體內進行機械加工。作為另一替代方案，如果空氣導管由一個或多個直線部構成，則它可以直接在外殼內鉆出。
[0030]其結果，空氣導管36和外殼28形成單一件。尤其是，應該看到，沒有如此的空氣導管來構成單獨的配件，其結果，沒有緊固件用來緊固到分離器前端。
[0031]還更加精確地說，空氣導管36形成為沿著發動機縱向軸線12延伸，延伸在外殼的內部屏蔽罩30的上游凸緣32和下游凸緣34之間。空氣導管36還可部分地與內部屏蔽罩30 一起形成。
[0032]在其上游端處，通過穿過其內壁22的凸緣26內形成的孔口 39，空氣導管36開口通向分離器前端的內部，而在其下游端處，其通過內部屏蔽罩的下游凸緣34連接到空氣饋送管38。
[0033]外殼28較佳地具有多個空氣導管36 (例如，六個)，它們圍繞發動機縱向軸線12彼此角度地間距開。這些空氣導管36各開口通向空氣饋送管38，令空氣饋送管連接到對中在發動機縱向軸線12上的共同的注入集管40。
[0034]以已知的方式，注入集管40自身用取自發動機壓縮機級(圖中未示出)的空氣進行饋送。
[0035]在其上游端處，空氣導管36各開口通向分離器前端20內形成的除冰空腔42的內部，并又通向到一次氣流流道16內。該除冰空腔42徑向地由內壁22和外壁24形成，而軸向地由凸緣26形成。
[0036]除冰空腔42通過形成在分離器前端的內壁22和外壁24內的空氣-通過狹槽44，通向一次氣流流道16。
[0037]如此除冰裝置的操作很顯然源于以上的描述。已經受壓縮的(因此其是熱的)空氣取自發動機的壓縮機級，并通過注入集管40圍繞發動機的縱向軸線分布，空氣從注入集管40借助于空氣饋送管38注入到各個空氣導管36內。空氣沿著空氣導管36從下游流動到上游，并流入形成在分離器前端20內的除冰空腔42內。該熱空氣因此能使分離器前端的壁22和24加熱，從而在結冰條件下飛行時避免出現任何的結冰。空氣然后通過空氣-通過狹槽44而排入到一次氣流流道16內。
[0038]如圖3更加特別地示出，如此的除冰裝置占據非常小的徑向空間。該空間由以下組成:空間A、空間B和空間C，空間A對應于用來停駐外殼28內部屏蔽罩30的徑向空間；空間B對應于用來停駐空氣導管36的徑向空間；以及空間C對應于用來停駐外部屏蔽罩(未示出)和分離器前端的徑向空間。
[0039]如此的徑向空間特別地小，尤其是因為空氣導管36與分離器鼻部的停駐，使得其納入在外殼的內部屏蔽罩30的停駐中。對于給定的流道截面之間的比例，如此徑向空間的節約能夠節省發動機的重量。
【主權項】
1.一種對航空渦輪發動機分離器前端除冰的裝置，所述裝置包括: 分離器前端(20)，所述分離器前端(20)用來定位在發動機風扇(14)下游，以分離通過來自發動機的一次氣流(16)和二次氣流(18)的環形通道；以及 外殼(28)，所述外殼(28)緊固到所述分離器前端以便在下游處延伸所述分離器前端，所述外殼具有形成一次氣流流道外側的內部屏蔽罩(30); 該裝置的特征在于，所述外殼包括納入在內部屏蔽罩內的至少一個空氣導管(36)，以便與所述內部屏蔽罩一體地形成，所述空氣導管在下游處開口面向空氣饋入(38)，而在上游處開口通向所述分離器前端內部。2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，通過使用模具的鑄造來制造所述外殼，所述模具具有占據所述空氣導管部位的內芯。3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述外殼由鈦合金制造。4.如權利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述空氣饋送是空氣饋送管(38)，所述空氣饋送管(38)在上游端處連接到注入集管(40)。5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述外殼具有六個空氣導管(36)，所述六個空氣導管(36)彼此角度地間距開，并連接到單個注入集管(40)。6.如權利要求1至5中任一項所述的裝置，其特征在于，所述空氣導管(36)開口通向所述分離器前端內形成的除冰空腔(42)的內部，并開口通向到一次氣流流道(16)內。7.如權利要求1至5中任一項所述的裝置，其特征在于，所述空氣導管(36)不具有位于所述分離器前端上的任何緊固件。8.一種航空渦輪機，包括如權利要求1至7中任一項所述的除冰裝置。
【專利摘要】本發明涉及一種對航空渦輪機分離器除冰的裝置，所述裝置包括：分離器(20)，分離器用來定位在渦輪機風扇下游，以形成來自渦輪機的一次氣流(16)和二次氣流的環形通道之間的分離；以及外殼(28)，其固定到分離器以便在下游處延伸它，所述外殼具有形成一次氣流流道外面的內部屏蔽環(30)；所述外殼包括至少一個納入在內部屏蔽環內的空氣導管(36)，以便與屏蔽罩形成單個部件，所述空氣導管在下游處開口面向空氣源(38)，而在上游處開口分離器內部。
【IPC分類】F02C7/047, F01D25/02
【公開號】CN105102767
【申請號】CN201480020855
【發明人】B·J·H·格曼內, M·G·R·布勞特
【申請人】斯內克馬公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年4月11日
【公告號】CA2908855A1, WO2014167259A1