背景技術(shù)：

渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(且具體地，燃?xì)饣蛉紵郎u輪發(fā)動(dòng)機(jī))是從經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)而到達(dá)大量渦輪葉片上的燃?xì)饬魈崛∧芰康男D(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)已用于陸地及航海運(yùn)動(dòng)和發(fā)電，但最普遍地用于航空應(yīng)用，諸如用于飛機(jī)(包括直升機(jī))。在飛機(jī)中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)用于飛行器的推進(jìn)。

用于飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成在高溫下運(yùn)行，以使發(fā)動(dòng)機(jī)推力最大化，所以，諸如高壓渦輪和低壓渦輪的某些發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的冷卻可能是必要的。典型地，通過將更冷的空氣從高壓壓縮機(jī)和/或低壓壓縮機(jī)用導(dǎo)管輸送至要求冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件而完成冷卻。在使渦輪冷卻時(shí)，可以使冷卻空氣經(jīng)過渦輪導(dǎo)葉的內(nèi)部。

一個(gè)冷卻的方法是，將壓縮機(jī)空氣發(fā)送穿過渦輪導(dǎo)葉的內(nèi)部，在該處冷卻空氣能夠然后傳遞到轉(zhuǎn)子中，以使轉(zhuǎn)子的諸如在上面安裝有葉片的旋轉(zhuǎn)盤的部分冷卻。為了避免效率損失，理想的是，退出導(dǎo)葉且進(jìn)入轉(zhuǎn)子的冷卻空氣定向成與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向大體上對(duì)準(zhǔn)且與旋轉(zhuǎn)盤的速度匹配。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)方面，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于具有旋轉(zhuǎn)軸線的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的導(dǎo)葉組件，導(dǎo)葉組件包括導(dǎo)葉，導(dǎo)葉具有翼型件主體，翼型件主體從前緣軸向地延伸至后緣，并且，從根部徑向地延伸至尖端。導(dǎo)葉包括冷卻空氣通道，冷卻空氣通道徑向地延伸穿過翼型件主體，并且，具有在尖端處的入口和在根部處的出口。流量控制插入件位于冷卻空氣通道內(nèi)，并且，限定管道，管道具有與冷卻空氣通道入口相對(duì)應(yīng)的入口和與冷卻空氣通道出口相對(duì)應(yīng)的出口。轉(zhuǎn)向噴嘴安裝至導(dǎo)葉，并且，具有帶有入口和出口的轉(zhuǎn)向通道，轉(zhuǎn)向噴嘴入口流體聯(lián)接至流量控制插入件出口。轉(zhuǎn)向通道是這樣的而使得自轉(zhuǎn)向通道出口起的轉(zhuǎn)向通道中心線相對(duì)于與旋轉(zhuǎn)軸線垂直的平面形成第一銳角。

在另一方面，實(shí)施例涉及一種用于具有旋轉(zhuǎn)軸線的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的導(dǎo)葉的轉(zhuǎn)向噴嘴，其中，轉(zhuǎn)向噴嘴包括帶有入口和出口的轉(zhuǎn)向通道，并且，轉(zhuǎn)向通道局部地轉(zhuǎn)向經(jīng)過至少80度的平滑轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)向通道在平滑轉(zhuǎn)角的下游具有減小的橫截面區(qū)域，其中，在轉(zhuǎn)向噴嘴安裝至導(dǎo)葉時(shí)，轉(zhuǎn)向通道使大體上徑向于旋轉(zhuǎn)軸線的退出導(dǎo)葉的流轉(zhuǎn)向至大體上切向于通過使徑向線圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)而限定的平面的流。

本發(fā)明的第一技術(shù)方案提供了一種用于具有旋轉(zhuǎn)軸線的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的導(dǎo)葉組件，所述導(dǎo)葉組件包括：導(dǎo)葉，其具有從前緣軸向地延伸至后緣且從根部徑向地延伸至尖端的翼型件主體；冷卻空氣通道，其徑向地延伸穿過所述翼型件主體，且具有在所述尖端處的入口和在所述根部處的出口；流量控制插入件，其設(shè)置于所述冷卻空氣通道內(nèi)，且限定具有與冷卻空氣通道入口相對(duì)應(yīng)的入口和與冷卻空氣通道出口相對(duì)應(yīng)的出口的管道；以及轉(zhuǎn)向噴嘴，其安裝至所述導(dǎo)葉，且具有帶有入口和出口的轉(zhuǎn)向通道，轉(zhuǎn)向噴嘴入口流體地聯(lián)接至流量控制插入件出口，并且所述轉(zhuǎn)向通道如此使得自轉(zhuǎn)向通道出口起的轉(zhuǎn)向通道中心線相對(duì)于與所述旋轉(zhuǎn)軸線大體上垂直的平面而形成第一銳角。

本發(fā)明的第二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)向通道中心線與所述轉(zhuǎn)向通道入口處的從所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸的大體上徑向的線對(duì)準(zhǔn)。

本發(fā)明的第三技術(shù)方案是在第二技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)向通道中心線相對(duì)于所述徑向線而形成第二銳角。

本發(fā)明的第四技術(shù)方案是在第三技術(shù)方案中，所述第二銳角相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)方向而成零度。

本發(fā)明的第五技術(shù)方案是在第三技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)向噴嘴定向成使得所述轉(zhuǎn)向通道中心線沿所述旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)方向延伸穿過所述轉(zhuǎn)向通道出口。

本發(fā)明的第六技術(shù)方案是在第五技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)向噴嘴包括減小的橫截面區(qū)域部分，以在冷卻空氣經(jīng)過所述轉(zhuǎn)向通道時(shí)加速所述冷卻空氣。

本發(fā)明的第七技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)向通道入口容納于所述管道出口內(nèi)。

本發(fā)明的第八技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述導(dǎo)葉包括在所述根部處的內(nèi)部平臺(tái)，并且，所述轉(zhuǎn)向噴嘴安裝至所述內(nèi)部平臺(tái)。

本發(fā)明的第九技術(shù)方案是在第八技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)向噴嘴包括抵接所述內(nèi)部平臺(tái)的肩狀部，并且，所述肩狀部緊固至所述內(nèi)部平臺(tái)。

本發(fā)明的第十技術(shù)方案是在第九技術(shù)方案中，所述內(nèi)部平臺(tái)具有流體地聯(lián)接至所述管道出口的開口，所述轉(zhuǎn)向通道具有容納于所述內(nèi)部平臺(tái)開口內(nèi)的位于所述肩狀部上方的插入部分，并且，所述肩狀部起插入止擋部的作用，并且，所述轉(zhuǎn)向噴嘴包括從所述轉(zhuǎn)向通道伸出的旋轉(zhuǎn)止擋部，以將所述轉(zhuǎn)向噴嘴的旋轉(zhuǎn)位置相對(duì)于所述導(dǎo)葉而固定，由此，通過將所述插入部分插入至所述內(nèi)部平臺(tái)開口中直至所述肩狀部抵接所述平臺(tái)，然后，使所述轉(zhuǎn)向噴嘴旋轉(zhuǎn)，直至所述旋轉(zhuǎn)止擋部止擋旋轉(zhuǎn)，從而將所述轉(zhuǎn)向噴嘴安裝至所述導(dǎo)葉。

本發(fā)明的第十一技術(shù)方案是在第十技術(shù)方案中，還包括將所述肩狀部緊固至所述內(nèi)部平臺(tái)的金屬接頭，并且，所述插入部分具有將冷卻空氣從所述轉(zhuǎn)向通道向所述金屬接頭供給的多個(gè)孔。

本發(fā)明的第十二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)向噴嘴包括從所述轉(zhuǎn)向通道延伸的多個(gè)翅片，以將熱傳導(dǎo)遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)向通道。

本發(fā)明的第十三技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)向噴嘴包括從所述轉(zhuǎn)向通道伸出的旋轉(zhuǎn)止擋部，以將所述轉(zhuǎn)向噴嘴的旋轉(zhuǎn)位置相對(duì)于所述導(dǎo)葉而固定。

本發(fā)明的第十四技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)向通道轉(zhuǎn)向穿過至少45度角。

本發(fā)明的第十五技術(shù)方案是在第十四技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)向通道轉(zhuǎn)向穿過至少90度角。

本發(fā)明的第十六技術(shù)方案是在第十四技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)向通道從所述轉(zhuǎn)向通道入口處的相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸線而徑向定向的大部分轉(zhuǎn)向至所述轉(zhuǎn)向通道出口處的與垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線的平面平行的大部分。

本發(fā)明的第十七技術(shù)方案是在第十六技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)向通道包括減小的橫截面區(qū)域，以使經(jīng)過所述轉(zhuǎn)向通道的所述冷卻空氣加速。

本發(fā)明的第十八技術(shù)方案是在第十七技術(shù)方案中，所述減小的橫截面區(qū)域包括所述轉(zhuǎn)向通道出口附近的連續(xù)地減小的橫截面區(qū)域。

本發(fā)明的第十九技術(shù)方案是在第十八技術(shù)方案中，所述連續(xù)地減小的橫截面區(qū)域使所述冷卻空氣加速至在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行旋轉(zhuǎn)速度的20%內(nèi)的所述轉(zhuǎn)向通道出口處的速度。

本發(fā)明的第二十技術(shù)方案是在第十九技術(shù)方案中，所述流量控制插入件包括具有多個(gè)沖擊開口的沖擊插入件，以從所述管道供給冷卻空氣。

本發(fā)明的第二十一技術(shù)方案提供了一種用于具有旋轉(zhuǎn)軸線的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的導(dǎo)葉的轉(zhuǎn)向噴嘴，所述轉(zhuǎn)向噴嘴包括帶有入口和出口的轉(zhuǎn)向通道，所述轉(zhuǎn)向通道局部地轉(zhuǎn)向穿過至少45度的平滑轉(zhuǎn)角，并且，所述轉(zhuǎn)向通道在所述平滑轉(zhuǎn)角的下游具有減小的橫截面區(qū)域，其中，在所述轉(zhuǎn)向噴嘴安裝至所述導(dǎo)葉時(shí)，所述轉(zhuǎn)向通道使大體上徑向于所述旋轉(zhuǎn)軸線的退出所述導(dǎo)葉的流轉(zhuǎn)向至大體上切向于通過使徑向線圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)而限定的平面的流。

本發(fā)明的第二十二技術(shù)方案是在第二十一技術(shù)方案中，所述減小的橫截面區(qū)域包括位于所述轉(zhuǎn)向通道出口附近或位于所述轉(zhuǎn)向通道出口處的連續(xù)地減小的橫截面區(qū)域。

本發(fā)明的第二十三技術(shù)方案是在第二十二技術(shù)方案中，所述連續(xù)地減小的橫截面區(qū)域使所述冷卻空氣加速至在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行旋轉(zhuǎn)速度的20%內(nèi)的所述轉(zhuǎn)向通道出口處的速度。

本發(fā)明的第二十四技術(shù)方案是在第二十一技術(shù)方案中，還包括肩狀部，該肩狀部位于所述平滑轉(zhuǎn)角的上游，并且，起插入止擋部的作用。

本發(fā)明的第二十五技術(shù)方案是在第二十四技術(shù)方案中，還包括在所述肩狀部的上游經(jīng)過所述轉(zhuǎn)向通道的孔。

本發(fā)明的第二十六技術(shù)方案是在第二十一技術(shù)方案中，還包括從所述轉(zhuǎn)向通道延伸的多個(gè)翅片，以將熱傳導(dǎo)遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)向通道。

本發(fā)明的第二十七技術(shù)方案是在第二十六技術(shù)方案中，所述多個(gè)翅片向所述平滑轉(zhuǎn)角的上游延伸。

本發(fā)明的第二十八技術(shù)方案是在第二十一技術(shù)方案中，還包括從所述轉(zhuǎn)向通道伸出的旋轉(zhuǎn)止擋部。

本發(fā)明的第二十九技術(shù)方案是在第二十八技術(shù)方案中，所述旋轉(zhuǎn)止擋部位于所述平滑轉(zhuǎn)角的下游。

附圖說明

在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意橫截面圖。

圖2是導(dǎo)葉組件的透視圖。

圖3是包括轉(zhuǎn)向噴嘴的圖2的導(dǎo)葉組件的內(nèi)側(cè)透視圖。

圖4是圖2和圖3的導(dǎo)葉組件的分解圖。

圖5是圖3和圖4中所示出的轉(zhuǎn)向噴嘴的透視圖。

圖6是沿著圖3的線v-v截取的導(dǎo)葉組件的放大橫截面圖。

圖7是將發(fā)動(dòng)機(jī)中心線、與所述中心線垂直的平面和組裝轉(zhuǎn)向噴嘴的關(guān)系及角一起圖示的示意圖。

零件列表

10發(fā)動(dòng)機(jī)

12中心線

14前部

16后部

18風(fēng)扇區(qū)段

20風(fēng)扇

22壓縮機(jī)區(qū)段

24低壓壓縮機(jī)

26高壓壓縮機(jī)

28燃燒區(qū)段

30燃燒器

32渦輪區(qū)段

34高壓渦輪

36低壓渦輪

38排氣區(qū)段

40風(fēng)扇外殼

42風(fēng)扇葉片

44核心

46核心外殼

48高壓軸/轉(zhuǎn)軸

50低壓軸/轉(zhuǎn)軸

51轉(zhuǎn)子

52壓縮機(jī)級(jí)

53盤

54壓縮機(jī)級(jí)

56旋轉(zhuǎn)葉片

58旋轉(zhuǎn)葉片

60導(dǎo)葉

62導(dǎo)葉

64渦輪級(jí)

66渦輪級(jí)

68渦輪葉片

70渦輪葉片

72渦輪導(dǎo)葉

74渦輪導(dǎo)葉

102導(dǎo)葉組件

106前緣

108后緣

110徑向線

111襯套

112根部

114尖端

116內(nèi)部平臺(tái)

118上板

120流量控制插入件(插入件)

122插入件管道

124插入件管道入口

125轉(zhuǎn)向噴嘴入口

126轉(zhuǎn)向噴嘴

128轉(zhuǎn)向通道

129加速部分

130肩狀部

131轉(zhuǎn)角

132翅片

134出口

136插入部分

138內(nèi)部平臺(tái)開口

140管道通道

142多個(gè)孔

144插入件壁

146任選的開口

148減小的橫截面區(qū)域

150旋轉(zhuǎn)止擋部

152部分

154部分

155平面

156吹掃空氣流。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的所描述的實(shí)施例針對(duì)與構(gòu)件冷卻有關(guān)，具體地，與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的構(gòu)件冷卻有關(guān)，且更具體地，與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪區(qū)段的冷卻構(gòu)件有關(guān)的系統(tǒng)、方法及其他裝置。出于圖示的目的，將關(guān)于飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)而描述本發(fā)明。然而，將理解到，本發(fā)明不限于此，并且，可以具有諸如其他移動(dòng)應(yīng)用和非移動(dòng)工業(yè)、商業(yè)以及住宅應(yīng)用的非飛機(jī)應(yīng)用中的普遍適用性。

圖1是用于飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意橫截面圖。發(fā)動(dòng)機(jī)10具有從前部14到后部16大體上縱向地延伸的軸線或發(fā)動(dòng)機(jī)中心線12。按照向下游按順序流動(dòng)的關(guān)系，發(fā)動(dòng)機(jī)10包括：風(fēng)扇區(qū)段18，其包括風(fēng)扇20；壓縮機(jī)區(qū)段22，其包括增壓器或低壓(lp)壓縮機(jī)24和高壓(hp)壓縮機(jī)26；燃燒區(qū)段28，其包括燃燒器30；渦輪區(qū)段32，其包括hp渦輪34和lp渦輪36；以及排氣區(qū)段38。

風(fēng)扇區(qū)段18包括環(huán)繞風(fēng)扇20的風(fēng)扇外殼40。風(fēng)扇20包括圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)中心線12徑向地安置的多個(gè)風(fēng)扇葉片42。hp壓縮機(jī)26、燃燒器30以及hp渦輪34形成發(fā)動(dòng)機(jī)10的核心44，其生成燃?xì)?。核?4被核心外殼46環(huán)繞，核心外殼46能夠與風(fēng)扇外殼40聯(lián)接。

圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)中心線12同軸地安置的hp軸或轉(zhuǎn)軸48將hp渦輪34傳動(dòng)地連接至hp壓縮機(jī)26。在更大直徑的環(huán)形hp轉(zhuǎn)軸48內(nèi)圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)中心線12同軸地安置的lp軸或轉(zhuǎn)軸50將lp渦輪36傳動(dòng)地連接至lp壓縮機(jī)24和風(fēng)扇20。發(fā)動(dòng)機(jī)10的安裝至轉(zhuǎn)軸48、50中的任一個(gè)或兩者并與其一起旋轉(zhuǎn)的部分也單獨(dú)地或共同地被稱為轉(zhuǎn)子51。

lp壓縮機(jī)24和hp壓縮機(jī)26分別包括多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)52、54，其中，一組壓縮機(jī)葉片58相對(duì)于對(duì)應(yīng)的一組靜壓縮機(jī)導(dǎo)葉60、62而旋轉(zhuǎn)，以使經(jīng)過該級(jí)的流體流壓縮或增壓。在單個(gè)壓縮機(jī)級(jí)54中，多個(gè)壓縮機(jī)葉片58能夠設(shè)置成環(huán)，并且，能夠相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)中心線12而從葉片平臺(tái)至葉片尖端徑向地向外延伸，而對(duì)應(yīng)的靜壓縮機(jī)導(dǎo)葉62定位于旋轉(zhuǎn)葉片58的下游，并且鄰近于旋轉(zhuǎn)葉片58。注意到，圖1中所示出的葉片、導(dǎo)葉以及壓縮機(jī)級(jí)的數(shù)量僅出于圖示的目的而選擇，且有可能是其他數(shù)量。壓縮機(jī)級(jí)的葉片58能夠安裝至盤53，盤53安裝至hp轉(zhuǎn)軸48和lp轉(zhuǎn)軸50中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)，其中各級(jí)具有其自身的盤53。導(dǎo)葉62以圍繞轉(zhuǎn)子51的周向布置安裝至核心外殼46。

hp渦輪34和lp渦輪36分別包括多個(gè)渦輪級(jí)64、66，其中，使一組渦輪葉片68、70相對(duì)于對(duì)應(yīng)的一組靜渦輪導(dǎo)葉72、74(也被稱為噴嘴)而旋轉(zhuǎn)，以從經(jīng)過該級(jí)的流體流提取能量。在單個(gè)渦輪級(jí)64中，多個(gè)渦輪葉片68能夠設(shè)置成環(huán)，并且，能夠相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)中心線12而從葉片平臺(tái)至葉片尖端徑向地向外延伸，而對(duì)應(yīng)的靜渦輪導(dǎo)葉72、74定位于旋轉(zhuǎn)葉片68、70的上游，并且鄰近于旋轉(zhuǎn)葉片68、70。注意到，圖1中所示出的葉片、導(dǎo)葉以及渦輪級(jí)的數(shù)量僅出于圖示的目的而選擇，且有可能是其他數(shù)量。

在運(yùn)行中，旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇20將環(huán)境空氣供給至lp壓縮機(jī)24，然后，lp壓縮機(jī)24將增壓后的環(huán)境空氣供給至hp壓縮機(jī)26，hp壓縮機(jī)26使環(huán)境空氣進(jìn)一步增壓。使來自hp壓縮機(jī)26的增壓后的空氣與燃料在燃燒器30中混合且點(diǎn)燃，由此生成燃?xì)?。由hp渦輪34從這些氣體提取一些功，這些功驅(qū)動(dòng)hp壓縮機(jī)26。燃?xì)馀欧胖羖p渦輪36中，lp渦輪36提取額外的功，以驅(qū)動(dòng)lp壓縮機(jī)24，并且，廢氣最后經(jīng)由排氣區(qū)段38而從發(fā)動(dòng)機(jī)10排放。lp渦輪36的傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)lp轉(zhuǎn)軸50使風(fēng)扇20和lp壓縮機(jī)24旋轉(zhuǎn)。

風(fēng)扇20所供給的環(huán)境空氣中的一些能夠繞開發(fā)動(dòng)機(jī)核心44，并且，用于使發(fā)動(dòng)機(jī)10的部分(尤其是熱部分)冷卻，且/或用于使飛行器的其他方面冷卻或給飛行器的其他方面提供動(dòng)力。在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的背景下，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱部分通常位于燃燒器30的下游，尤其是渦輪區(qū)段32的下游，其中由于hp渦輪34位于燃燒區(qū)段28的正下游，因而hp渦輪34是最熱的部分。其他冷卻流體來源能夠是從lp壓縮機(jī)24或hp壓縮機(jī)26排放的流體，但不限于此。

參考圖2，將更詳細(xì)地描述包括導(dǎo)葉62的導(dǎo)葉組件102。導(dǎo)葉62成形為翼型件主體，其中，導(dǎo)葉62具有前緣106和后緣108。導(dǎo)葉62從根部112沿著徑向線110徑向地跨越至尖端114，其中，根部112安裝至內(nèi)部平臺(tái)116，并且，尖端114安裝至上板118。諸如沖擊插入件的流量控制插入件120(此后，將簡稱為插入件)位于導(dǎo)葉62內(nèi)，并且限定管道122，管道122具有位于導(dǎo)葉62的尖端處的入口124。

參考圖3，著眼于導(dǎo)葉組件102的內(nèi)側(cè)，示出轉(zhuǎn)向噴嘴126安裝至內(nèi)部平臺(tái)116。轉(zhuǎn)向噴嘴126包括轉(zhuǎn)向通道128和肩狀部130，肩狀部130抵接內(nèi)部平臺(tái)116，且借助于焊接、釬焊、錫焊等而使用金屬接頭來緊固至內(nèi)部平臺(tái)116。多個(gè)翅片132在肩狀部130下方從轉(zhuǎn)向通道128徑向地延伸，以傳導(dǎo)熱遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)向通道128。轉(zhuǎn)向通道128終止于出口134中。

圖4是來自圖3的導(dǎo)葉組件102的分解圖，并且圖示轉(zhuǎn)向通道128進(jìn)一步包括插入部分136，插入部分136具有肩狀部130上方的轉(zhuǎn)向通道入口125(圖5)，轉(zhuǎn)向通道入口125容納于管道出口內(nèi)，該管道出口圖示為內(nèi)部平臺(tái)開口138，其中，肩狀部130起插入止擋部的作用。該插入部分136將轉(zhuǎn)向通道128流體地聯(lián)接至插入件管道122。

導(dǎo)葉進(jìn)一步包括冷卻空氣通道或管道通道140，插入件120放置于該通道中，使得插入件管道122被導(dǎo)葉的管道通道140包圍。插入件120包括沿著插入件壁144定位的多個(gè)孔142(或沖擊開口)。在將導(dǎo)葉組件102完全地組裝時(shí)，沖擊開口提供管道122與管道通道140之間的流體連接。

如圖2-4中所圖示，示出一對(duì)導(dǎo)葉62，這對(duì)導(dǎo)葉62在其間共同地限定間隙，該間隙被稱為噴嘴。同樣地，雖然導(dǎo)葉組件102示出為包含導(dǎo)葉62、內(nèi)部平臺(tái)116、外部平臺(tái)115、插入件120以及轉(zhuǎn)向噴嘴126，但導(dǎo)葉組件102可能包括更少或更多的構(gòu)件。

現(xiàn)在，參考圖5，將描述轉(zhuǎn)向噴嘴126的細(xì)節(jié)。轉(zhuǎn)向噴嘴126限定轉(zhuǎn)向通道128，轉(zhuǎn)向通道128具有入口125和出口134，帶有轉(zhuǎn)角131。轉(zhuǎn)向噴嘴126具有帶有插入部分136和加速部分129的肘狀形狀，其中轉(zhuǎn)角131位于插入部分136至加速部分129的過渡處。入口125位于插入部分136中，并且，出口134位于第二部分中。對(duì)于轉(zhuǎn)向噴嘴126，雖然圖示為肘狀形狀，但有可能是其他形狀。

位于入口125與出口134之間的肩狀部130還起作用為通過針對(duì)插入部分136而設(shè)置停止點(diǎn)，從而對(duì)轉(zhuǎn)向噴嘴126的插入部分136的插入進(jìn)行限制。如圖所示，肩狀部130位于轉(zhuǎn)彎131的上游的插入部分136上。任選的開口146能夠設(shè)置于肩狀部130上方，這允許對(duì)導(dǎo)葉62的內(nèi)部，尤其是轉(zhuǎn)向噴嘴126與導(dǎo)葉62的接合點(diǎn)的進(jìn)一步冷卻。

減小的橫截面區(qū)域148設(shè)置于轉(zhuǎn)向通道128中。如圖所示，加速部分129包括減小的橫截面區(qū)域148。然而，減小的橫截面區(qū)域148可能位于沿著轉(zhuǎn)向通道128的任何位置，其中它在出口134附近最有效。橫截面區(qū)域148圖示為具有連續(xù)地減小的橫截面區(qū)域。然而，減小的橫截面區(qū)域148可能是連續(xù)的或間斷的，包括單個(gè)減小的橫截面區(qū)域或一系列的減小的橫截面區(qū)域。

旋轉(zhuǎn)止擋部150從轉(zhuǎn)向通道128伸出，以將轉(zhuǎn)向噴嘴126的旋轉(zhuǎn)位置相對(duì)于導(dǎo)葉62而固定。在通過插入部分136的插入直至肩狀部130抵接導(dǎo)葉62或內(nèi)部平臺(tái)116而將轉(zhuǎn)向噴嘴126安裝至導(dǎo)葉62時(shí)，視情況而定，然后使轉(zhuǎn)向噴嘴126旋轉(zhuǎn)至某一位置，直至旋轉(zhuǎn)止擋部150抵接可能是內(nèi)部平臺(tái)116的一部分的另一結(jié)構(gòu)部分，以對(duì)轉(zhuǎn)向噴嘴126的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行限制。在此意義上，旋轉(zhuǎn)止擋部還將出口134的位置相對(duì)于轉(zhuǎn)子51，包括相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)中心線12和從發(fā)動(dòng)機(jī)中心線12垂直地延伸的徑向線110而固定。轉(zhuǎn)向通道從沿著部分152的徑向定向的大部分轉(zhuǎn)向至沿著部分154的與垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的平面155平行的大部分。

參考圖6，轉(zhuǎn)向通道128具有轉(zhuǎn)向通道中心線，轉(zhuǎn)向通道中心線具有與轉(zhuǎn)角131的下游相比而不同的上游的定向。吹掃空氣流156是冷卻空氣，其穿過插入件管道122而沿著部分152行進(jìn)至轉(zhuǎn)向噴嘴126中，并且，沿著部分154在轉(zhuǎn)向噴嘴出口134處退出。在轉(zhuǎn)角131的上游，轉(zhuǎn)向通道中心線的部分152與徑向線110大體上對(duì)準(zhǔn)。在轉(zhuǎn)向通道中心線部分152與徑向線110之間形成角β。轉(zhuǎn)向通道128可定向成使得該角是零度。在大多數(shù)情況下，角β將是小于10度的小的銳角。

參考圖7，轉(zhuǎn)向通道中心線的部分154相對(duì)于與發(fā)動(dòng)機(jī)中心線12垂直的平面155而形成角α，發(fā)動(dòng)機(jī)中心線12也是發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線。該角是銳角α。預(yù)期到，角α將相對(duì)小的，小于10度。在大多數(shù)情況下，對(duì)于給出的實(shí)現(xiàn)方案，理想的是，角α實(shí)踐中盡量接近于零。角α越接近于零，退出出口134的吹掃空氣流156就越接近于與平面155相切。

在運(yùn)行中，轉(zhuǎn)向噴嘴126以這樣的方式實(shí)現(xiàn)退出導(dǎo)葉62的吹掃空氣流156的轉(zhuǎn)向，以降低與轉(zhuǎn)彎相關(guān)聯(lián)的壓力損失。轉(zhuǎn)彎的量相對(duì)于徑向線110而大體上為90度，并且，預(yù)期處于80度與90度之間。平滑轉(zhuǎn)彎131幫助吹掃空氣流156的轉(zhuǎn)向而不造成顯著的壓力損失，以及對(duì)冷卻空氣的最低限度的加熱。轉(zhuǎn)角131不是銳角拐角，而是，轉(zhuǎn)角131包括為吹掃空氣流156的轉(zhuǎn)向作準(zhǔn)備的平滑弧狀過渡，而不造成與拐角相關(guān)聯(lián)的壓力損失。

轉(zhuǎn)向噴嘴126還使退出出口134的吹掃空氣流156對(duì)準(zhǔn)，使得吹掃空氣流156與平面155基本上相切。隨著退出的吹掃空氣流156變得越接近于與平面155相切，就存在旋轉(zhuǎn)空氣的總溫度另外的越大的下降，進(jìn)入的吹掃空氣射流的速度越是與旋轉(zhuǎn)空氣的速度匹配，就生成越小的摩擦流體損失(阻力)。

轉(zhuǎn)向噴嘴126還將退出的吹掃空氣流156沿盤53的旋轉(zhuǎn)方向指引，而減小的橫截面區(qū)域148使吹掃空氣流156相對(duì)于轉(zhuǎn)子51的盤53的旋轉(zhuǎn)速度而加速。吹掃空氣流156的速度更接近于盤53的旋轉(zhuǎn)速度還提高效率，因?yàn)?，吹掃空氣?56不創(chuàng)建盤53必須驅(qū)動(dòng)穿過的空氣流，這減小旋轉(zhuǎn)盤53上的阻力。在示范性的實(shí)施例中，退出噴嘴的冷卻空氣的速度應(yīng)當(dāng)高達(dá)允許使摩擦力或阻力最小化且使冷卻空氣溫度最小化的設(shè)計(jì)約束。退出噴嘴的空氣在其沖擊轉(zhuǎn)子的點(diǎn)處的速度應(yīng)當(dāng)盡可能接近于轉(zhuǎn)子速度。

在生產(chǎn)中，能夠通過仍然將減少出現(xiàn)于與插入部分的交界面的空氣泄漏，降低吹掃空氣退出噴嘴時(shí)的壓力損失，且使與急轉(zhuǎn)彎和高損失的開口/出口相關(guān)聯(lián)的冷卻空氣的加熱最小化的手段，來鑄造或3d打印或生產(chǎn)出轉(zhuǎn)向噴嘴。在轉(zhuǎn)向噴嘴位于適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)，轉(zhuǎn)向噴嘴自動(dòng)定心，因?yàn)椋D(zhuǎn)向噴嘴將與插入件孔對(duì)準(zhǔn)，且關(guān)鍵在于，轉(zhuǎn)向噴嘴設(shè)計(jì)成符合現(xiàn)有的噴嘴特征。

如上所述，轉(zhuǎn)向噴嘴是如下的單獨(dú)的工件：在組裝至包括沖擊插入件的導(dǎo)葉區(qū)段時(shí)，降低隨著將吹掃空氣從插入件腔發(fā)送至輪空間腔的壓力損失，而轉(zhuǎn)化為從轉(zhuǎn)向噴嘴出口流出的更高的吹掃空氣速度。這是一個(gè)益處，因?yàn)?，使吹掃空氣轉(zhuǎn)向時(shí)的高的壓力下降典型地與急轉(zhuǎn)彎和障礙物相關(guān)聯(lián)，急轉(zhuǎn)彎和障礙物迫使吹掃空氣再循環(huán)或“擦洗”內(nèi)部插入件/吹掃噴嘴熱表面，導(dǎo)致吹掃空氣的溫度上升，這繼而對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不利且縮短轉(zhuǎn)子壽命。

轉(zhuǎn)向噴嘴的另一益處包括為選擇吹掃空氣矢量方向的充分的靈活性作準(zhǔn)備，典型地通過賦予相對(duì)于轉(zhuǎn)子平面而盡可能多的切向分量而實(shí)現(xiàn)該靈活性，使得輪空間腔中的摩擦損失最小化。

轉(zhuǎn)向噴嘴還允許以出現(xiàn)于附件的插入部分與交界的沖擊插入件之間的交界面的最低限度的泄漏將空氣從插入件腔傳遞至輪空間腔。

應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，轉(zhuǎn)向噴嘴的應(yīng)用不限于具有風(fēng)扇和增壓器區(qū)段的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，而同樣地可應(yīng)用于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且，還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作并使用任何裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，并且，可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所想到的其他示例。如果這樣的其他示例具有并非與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或如果這些示例包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)的差異的等效的結(jié)構(gòu)元件，則這些示例旨在屬于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。