關(guān)于聯(lián)邦政府資助的研究或發(fā)展的申明

本發(fā)明在由美國政府授予的合同號w911w6-07-02-0002下的政府支持下完成。美國政府具有對本發(fā)明的一些權(quán)利。

背景技術(shù)：

發(fā)動機(且尤其燃氣或燃燒渦輪發(fā)動機)是從經(jīng)過發(fā)動機到大量渦輪葉片上的燃燒氣體流中提取能量的旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機。燃氣渦輪發(fā)動機被用于陸地和海上運動和發(fā)電，但最為普遍地被用于航空應(yīng)用，例如飛行器(包括直升機)。在飛行器中，燃氣渦輪發(fā)動機被用于推進飛行器。在陸上的應(yīng)用中，渦輪發(fā)動機常常被用于發(fā)電。此外，諸如包含顆粒物質(zhì)的臟的流體在其中流動的流體系統(tǒng)可包括下游發(fā)動機(諸如在油箱中或發(fā)電廠中)。

用于飛行器的燃氣渦輪發(fā)動機被設(shè)計成在高溫下運行以最大化發(fā)動機效率，因而某些發(fā)動機構(gòu)件(諸如高壓渦輪機和低壓渦輪機)的冷卻可為必要的。典型地，冷卻是通過將更冷的空氣從高和/或低壓壓縮機用管道輸送至需要冷卻的發(fā)動機構(gòu)件來完成的。雖然渦輪機空氣是高溫，但它相對于壓縮機空氣更冷，且可被用于冷卻渦輪機。當冷卻渦輪機時，冷卻空氣可被供給至各種渦輪機構(gòu)件，包括渦輪機葉片和渦輪護罩的內(nèi)部。

發(fā)動機吸入空氣中的顆粒(諸如污垢、灰塵、砂子、火山灰和其它環(huán)境污染物)可導(dǎo)致嚴重的壓縮機腐蝕。當顆粒移動穿過發(fā)動機時，它們可在燃燒氣體中溶化并隨后在渦輪機流動路徑表面上再固化。夾帶在渦輪機冷卻空氣中的顆粒由于沉淀和冷卻通道的堵塞可導(dǎo)致冷卻的損失。所有這些影響對于飛行器環(huán)境而言導(dǎo)致減少的運行時間或“在翼時間”。在全球范圍內(nèi)的在其中渦輪發(fā)動機暴露于顯著量的氣載顆粒的某些運行環(huán)境中，該問題被加重。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一方面，一種將顆粒從具有中心體且限定發(fā)動機中心線的渦輪發(fā)動機的進口空氣流中分離的方法。該方法包括將進口空氣流的至少一部分撞向撞擊表面，在撞擊后，使空氣流繞中心體轉(zhuǎn)向，并且在轉(zhuǎn)向期間使空氣流的一部分相對于發(fā)動機中心線徑向轉(zhuǎn)移以形成含有不可實施轉(zhuǎn)向的慣性束縛顆粒的掃氣流。

在另一方面，一種燃氣渦輪發(fā)動機包括：具有中心體且限定進口管道的進口，該進口管道限定進口空氣流路徑；布置在中心體下游且限定發(fā)動機中心線的發(fā)動機核心；以及具有繞中心體的至少一部分徑向向外布置的掃氣氣室且具有使進口管道流體聯(lián)接至掃氣氣室的氣室進口的進口顆粒分離器。

在又一方面，一種燃氣渦輪發(fā)動機具有中心體且限定進口管道，該進口管道限定進口空氣流路徑，布置在中心體下游且限定發(fā)動機中心線的發(fā)動機核心，具有沿徑向向外布置的掃氣氣室且繞中心體的至少一部分形成轉(zhuǎn)向的并且具有使進口管道流體聯(lián)接至掃氣氣室的氣室進口的進口顆粒分離器，以及由位于轉(zhuǎn)向上游的中心體的至少一部分形成的撞擊表面。

本發(fā)明的第一技術(shù)方案提供了一種將顆粒從具有中心體且限定發(fā)動機中心線的渦輪發(fā)動機的進口空氣流分離的方法，所述方法包括：使夾帶在所述進口空氣流中的顆粒物質(zhì)的至少一部分撞向撞擊表面；在撞擊之后，使所述空氣流繞所述中心體轉(zhuǎn)向；以及將所述空氣流的一部分在所述轉(zhuǎn)向期間相對于所述發(fā)動機中心線沿徑向轉(zhuǎn)移，以形成含有不能實現(xiàn)所述轉(zhuǎn)向的慣性束縛顆粒的掃氣流。

本發(fā)明的第二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，使夾帶在所述進口空氣流中的所述顆粒物質(zhì)撞擊包括使夾帶在所述進口空氣流中的所述顆粒物質(zhì)的至少一部分撞向與所述發(fā)動機中心線和進口空氣流流線中的一個形成90°或更小的前部角的撞擊表面。

本發(fā)明的第三技術(shù)方案是在第二技術(shù)方案中，所述撞擊表面與所述發(fā)動機中心線和所述進口空氣流流線兩者都形成90°或更小的前部角。

本發(fā)明的第四技術(shù)方案是在第二技術(shù)方案中，所述撞擊表面相對于所述發(fā)動機中心線和所述進口空氣流流線中的至少一個形成前部銳角。

本發(fā)明的第五技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，還包括在所述轉(zhuǎn)向的頂尖處使所述掃氣流從所述空氣流轉(zhuǎn)移。

本發(fā)明的第六技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，空氣流速率在所述轉(zhuǎn)向期間是大約恒定的。

本發(fā)明的第七技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，使所述空氣流轉(zhuǎn)向是相對于所述發(fā)動機中心線穿過至少120°。

本發(fā)明的第八技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，撞擊導(dǎo)致非彈性碰撞。

本發(fā)明的第九技術(shù)方案提供了一種燃氣渦輪發(fā)動機，其包括：具有中心體且限定進口管道的進口，所述進口管道限定進口空氣流路徑；布置在所述中心體下游且限定發(fā)動機中心線的發(fā)動機核心；以及具有繞所述中心體的至少一部分沿徑向向外布置的掃氣氣室且具有將所述進口管道流體聯(lián)接至所述掃氣氣室的氣室進口的進口顆粒分離器。

本發(fā)明的第十技術(shù)方案是在第九技術(shù)方案中，所述進口管道限定繞所述中心體的轉(zhuǎn)向部，且所述氣室進口在所述轉(zhuǎn)向部處流體聯(lián)接至所述進口管道。

本發(fā)明的第十一技術(shù)方案是在第十技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)向部為至少120°。

本發(fā)明的第十二技術(shù)方案是在第十一技術(shù)方案中，還包括在所述轉(zhuǎn)向部上游的撞擊表面。

本發(fā)明的第十三技術(shù)方案是在第十二技術(shù)方案中，所述撞擊表面由所述中心體的一部分形成。

本發(fā)明的第十四技術(shù)方案是在第十二技術(shù)方案中，所述撞擊表面限定相對于所述中心線成小于或等于90°的前部角。

本發(fā)明的第十五技術(shù)方案是在第十二技術(shù)方案中，所述撞擊表面導(dǎo)致顆粒物質(zhì)的非彈性碰撞。

本發(fā)明的第十六技術(shù)方案是在第九技術(shù)方案中，所述進口顆粒分離器包括與所述氣室進口一起定位的掃氣導(dǎo)葉。

本發(fā)明的第十七技術(shù)方案是在第九技術(shù)方案中，所述進口顆粒分離器是從所述進口可機械地移除的。

本發(fā)明的第十八技術(shù)方案是在第九技術(shù)方案中，還包括在所述氣室進口上游的撞擊表面。

本發(fā)明的第十九技術(shù)方案是在第十八技術(shù)方案中，所述撞擊表面具有導(dǎo)致顆粒物質(zhì)相對所述撞擊表面的非彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)。

本發(fā)明的第二十技術(shù)方案是在第十九技術(shù)方案中，所述撞擊表面限定相對于所述中心線成小于或等于90°的前部角。

本發(fā)明的第二十一技術(shù)方案是在第二十技術(shù)方案中，所述撞擊表面由所述中心體的一部分形成。

本發(fā)明的第二十二技術(shù)方案提供了一種燃氣渦輪發(fā)動機，其包括：具有中心體并且限定進口管道的進口，所述進口管道限定進口空氣流路徑；布置在所述中心體下游且限定發(fā)動機中心線的發(fā)動機核心；具有沿徑向向外布置的掃氣氣室并且繞所述中心體的至少一部分形成轉(zhuǎn)向的且具有使所述進口管道流體聯(lián)接至所述掃氣氣室的氣室進口的進口顆粒分離器；以及由位于所述轉(zhuǎn)向上游的所述中心體的至少一部分形成的撞擊表面。

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，所述轉(zhuǎn)向為至少120°。

本發(fā)明的第二十四技術(shù)方案是在第二十二技術(shù)方案中，所述撞擊表面限定相對于所述中心線成小于或等于90°的前部角。

本發(fā)明的第二十五技術(shù)方案是在第二十二技術(shù)方案中，所述進口顆粒分離器包括與所述氣室進口一起定位的掃氣導(dǎo)葉。

本發(fā)明的第二十六技術(shù)方案是在第二十二技術(shù)方案中，所述進口顆粒分離器是從所述進口可機械地移除的。

附圖說明

在附圖中：

圖1是燃氣渦輪發(fā)動機的示意性截面圖。

圖2是具有進口顆粒分離器的圖1的燃氣渦輪發(fā)動機的橫截面圖。

圖3是圖3的進口顆粒分離器的分解圖。

圖4是圖示出其中的空氣流的進口顆粒分離器的截面圖。

圖5a是圖示出接觸具有標稱恢復(fù)系數(shù)的撞擊表面的顆粒的截面圖。

圖5b是圖示出接觸具有低恢復(fù)系數(shù)的圖5a的撞擊表面的顆粒的截面圖。

圖6是圖示出將顆粒從渦輪發(fā)動機的進口空氣流中分離的方法的流程圖。

零件列表

10燃氣渦輪發(fā)動機

12縱軸線(中心線)

14前部

16后部

22壓縮機區(qū)段

24低壓(lp)壓縮機

26高壓(hp)壓縮機

28燃燒區(qū)段

30燃燒器

32渦輪區(qū)段

34hp渦輪機

36lp渦輪機

38排氣區(qū)段

44核心

46核心殼體

48hp軸/hp轉(zhuǎn)軸

50lp軸/lp轉(zhuǎn)軸

51轉(zhuǎn)子

52壓縮機級

53盤

54壓縮機級

56壓縮機葉片

58壓縮機葉片

60壓縮機導(dǎo)葉(噴嘴)

62壓縮機導(dǎo)葉(噴嘴)

64渦輪機級

66渦輪機級

68渦輪機葉片

70渦輪機葉片

72渦輪機導(dǎo)葉

74渦輪機導(dǎo)葉

80進口區(qū)段

82導(dǎo)管區(qū)段

84出口區(qū)段

88進口顆粒分離器

90進口

92中心體

94撞擊表面

96進口管道

98掃氣氣室

100氣室進口

102流動管道

104支柱

120前板

122掃氣導(dǎo)管

124掃氣出口

126掃氣進口

128導(dǎo)葉

130帶

132內(nèi)部部件

134外部部件

136外表面

138內(nèi)表面

140流動路徑

142轉(zhuǎn)向

144管道進口

146管道出口

148轉(zhuǎn)向角

150進口流

152管道空氣流

154掃氣流

156清潔空氣流

160顆粒物質(zhì)流

161接觸

162徑向軸線

164撞擊軸線

166第一角

168第二角

200方法

202步驟

204步驟

206步驟

208步驟。

具體實施方式

所描述的本發(fā)明的實施例針對涉及顆粒移除(尤其在渦輪軸式渦輪發(fā)動機中)、且更特別地涉及從至渦輪發(fā)動機的發(fā)動機吸入空氣流中移除顆粒的系統(tǒng)、方法和其它設(shè)備。為了圖示目的，將關(guān)于飛行器燃氣渦輪發(fā)動機來描述本發(fā)明。然而，將理解的是，本發(fā)明不因此受限且可具有在非飛行器應(yīng)用(諸如其它移動應(yīng)用和非移動的工業(yè)的、商業(yè)的和住宅的應(yīng)用)中的通用性。

如在本文中所使用的，用語“軸向”或“軸向地”指沿著發(fā)動機縱軸線或沿安置在發(fā)動機內(nèi)的構(gòu)件的縱軸線的維度。與“軸向”或“軸向地”結(jié)合地使用的用語“向前”指沿朝發(fā)動機進口或與另一構(gòu)件相比離發(fā)動機進口相對更近的構(gòu)件的方向移動。與“軸向”或“軸向地”結(jié)合地使用的用語“向后”指朝向相對于發(fā)動機中心線的發(fā)動機的后部或出口的方向。

如在本文中所使用的，用語“徑向”或“徑向地”指在發(fā)動機的中央縱軸線、外發(fā)動機圓周、或者安置在發(fā)動機內(nèi)的圓形或環(huán)形構(gòu)件的中心縱軸線之間延伸的維度。用語“近側(cè)”或“近側(cè)地”自身或是與用語“徑向”或“徑向地”結(jié)合的使用指沿朝中央縱軸線或與另一構(gòu)件相比離該中央縱軸線相對更近的構(gòu)件的方向移動。

如在本文中所使用的，用語“切向的”或“切向地”指的是垂直于關(guān)于發(fā)動機的縱軸線或安置在發(fā)動機中的構(gòu)件的縱軸線的徑向線而延伸的維度。

所有方向基準(例如，徑向的、軸向的、上面的、下面的、向上、向下、左邊、右邊、側(cè)向的、前面、后面、頂部、底部、以上、以下、豎直的、水平的、順時針的、逆時針的)僅用于識別目的，以輔助讀者對本公開的理解，且不產(chǎn)生尤其對其位置、定向或用途的限制。連接基準(例如，附接、聯(lián)接、連接和結(jié)合)可寬泛地理解且可包括元件集合之間的中間部件和元件之間的相對運動，除非另外指名。如此以來，連接基準未必推斷出兩個元件彼此直接相連且處于固定關(guān)系。示例性的附圖僅用于圖示的目的，且附于其的圖中反映的維度、位置、順序和相對尺寸可變化。

圖1是用于飛行器的燃氣渦輪發(fā)動機10的示意性橫截面圖。發(fā)動機10具有從前部14至后部16延伸的大體上縱向延伸的軸線或中心線12。發(fā)動機10以下行串行流關(guān)系包括：包括增壓機或低壓(lp)壓縮機24和高壓(hp)壓縮機26的壓縮機區(qū)段22，包括燃燒器30的燃燒區(qū)段28，包括hp渦輪機34和lp渦輪機36的渦輪機區(qū)段32，以及排氣區(qū)段38。hp壓縮機26、燃燒器30和hp渦輪機34形成發(fā)動機10的核心44，其產(chǎn)生燃燒氣體。核心殼體46圍繞核心44。

繞發(fā)動機10的中心線12同軸地安置的hp軸或轉(zhuǎn)軸48將hp渦輪機34驅(qū)動地連接至hp壓縮機26。在更大直徑的環(huán)狀hp轉(zhuǎn)軸48內(nèi)繞發(fā)動機10的中心線12同軸地安置的lp軸或轉(zhuǎn)軸50將lp渦輪機36驅(qū)動地連接至lp壓縮機24。發(fā)動機10的安裝至轉(zhuǎn)軸48,50中的任何一個或兩者并與其一同旋轉(zhuǎn)的部分單獨地或共同地被稱為轉(zhuǎn)子51。

lp壓縮機24和hp壓縮機26分別包括多個壓縮機級52,54，其中一套壓縮機葉片58相對于對應(yīng)的一套靜止的壓縮機導(dǎo)葉60,62(也稱為噴嘴)旋轉(zhuǎn)來壓縮或加壓經(jīng)過級的流體的流。在單個壓縮機級52,54中，多個壓縮機葉片56,58可設(shè)在環(huán)中并且可相對于中心線12從葉片平臺徑向向外延伸至葉片尖端，同時相應(yīng)的靜止的壓縮機導(dǎo)葉60,62位于旋轉(zhuǎn)葉片56,58下游并鄰近于旋轉(zhuǎn)葉片56,58。應(yīng)注意，圖1中顯示的葉片、導(dǎo)葉和壓縮機級的數(shù)量僅為了圖示目的而選擇，且可能是其它數(shù)量。用于壓縮機級的葉片56,58可被安裝至盤53，盤53被安裝至hp和lp轉(zhuǎn)軸48,50中的對應(yīng)的一個，其中各個級具有其自己的盤。導(dǎo)葉60,62以繞轉(zhuǎn)子51的圓周布置被安裝至核心殼體46。

hp渦輪機34和lp渦輪機36分別包括多個渦輪機級64,66，其中一套渦輪機葉片68,70相對于對應(yīng)的一套靜止的渦輪機導(dǎo)葉72,74(也稱為噴嘴)旋轉(zhuǎn)來從經(jīng)過級的流體的流中提取能量。在單個渦輪機級64,66中，多個渦輪機葉片68,70可設(shè)在環(huán)中且相對于中心線12從葉片平臺徑向向外延伸至葉片尖端，同時對應(yīng)的靜止的渦輪機導(dǎo)葉72,74位于旋轉(zhuǎn)葉片68,70的上游且鄰近于旋轉(zhuǎn)葉片68,70。應(yīng)注意，圖1中所示的葉片、導(dǎo)葉和渦輪機級的數(shù)量僅為了圖示目的而選擇，且可能是其它數(shù)量。

在運行中，空氣被供給至lp壓縮機24，lp壓縮機24隨后將增壓環(huán)境空氣供給至hp壓縮機26，hp壓縮機26將環(huán)境空氣進一步增壓。來自hp壓縮機26的增壓空氣在燃燒器30中與燃料混合并點燃，由此產(chǎn)生燃燒氣體。通過hp渦輪機34從這些氣體中獲得一些功，其驅(qū)動hp壓縮機26。燃燒氣體被排出到lp渦輪機36中，其獲得另外的功以驅(qū)動lp壓縮機24，并且廢氣最終經(jīng)由排氣區(qū)段38從發(fā)動機10中排出。lp渦輪機36的驅(qū)動對lp轉(zhuǎn)軸50進行驅(qū)動，以使lp壓縮機24旋轉(zhuǎn)。

環(huán)境空氣中的一些可繞過發(fā)動機核心44且用于冷卻發(fā)動機10的一部分、尤其熱的部分，并且/或者被用于冷卻或供能飛行器的其它方面。在渦輪發(fā)動機的情境中，發(fā)動機的熱的部分通常在燃燒器30、尤其渦輪機區(qū)段32的下游，其中hp渦輪機34是最熱的部分，因為其在燃燒區(qū)段28的正下游。其它冷卻流體的來源可以是但不限于從lp壓縮機24或hp壓縮機26排出的流體。

參照圖2，燃氣渦輪發(fā)動機10的橫截面圖示出在壓縮機區(qū)段22上游的軸向布置中的進口區(qū)段80和導(dǎo)管區(qū)段82，和渦輪機區(qū)段32下游的出口區(qū)段84。進口區(qū)段80具有進口顆粒分離器88，其具有進口90、中心體92和掃氣氣室98。進口90限定用于將空氣的流提供至下游區(qū)段的開口。在進口90軸向地下游的是中心體92，其具有由中心體92的一部分形成的撞擊表面94，該撞擊表面94面向從進口90所提供的空氣流。進口管道96繞中心體92來限定且徑向地、朝向外地由與進口管道96流體連接的掃氣氣室98限制。一個或多個氣室進口100提供進口管道96與掃氣氣室98之間的流體連通。進口90、中心體和掃氣氣室98均為環(huán)形的，使得進口管道96圍繞發(fā)動機中心線12被徑向地限定。設(shè)想到，掃氣氣室98可備選地包括其它蝸管、掃氣導(dǎo)管或可以是繞發(fā)動機中心線12徑向地布置的多個掃氣導(dǎo)管的組合。

導(dǎo)管區(qū)段82具有將進口管道96流體聯(lián)接至發(fā)動機10的壓縮機區(qū)段22的流動導(dǎo)管102。提供至進口90的空氣流可圍繞中心體92經(jīng)過進口管道96并至流動導(dǎo)管102，從而將空氣提供至壓縮機區(qū)段22。出口區(qū)段84具有圍繞發(fā)動機中心線12徑向地布置的一個或更多個支柱104。

轉(zhuǎn)向圖3(進口顆粒分離器88的分解圖)，其最好地圖示了用于將空氣流提供至發(fā)動機核心44的構(gòu)件的組合。前板120安裝至掃氣導(dǎo)管122，其限定掃氣氣室98。前板120和中心體92用于至轉(zhuǎn)向部96的徑向朝外的流動進口。顆粒在徑向朝外的方向上被加速以用于掃氣穿過氣室進口100。掃氣導(dǎo)管122具有用于將空氣的掃氣流提供至機外的掃氣出口124。徑向地在掃氣導(dǎo)管122內(nèi)的是中心體92。掃氣進口區(qū)段126可包括多個環(huán)形掃氣導(dǎo)葉128，其安裝至一個或更多個帶130來限定圖2的氣室進口100。掃氣導(dǎo)葉128包括被定向成將氣室進口100的徑向安置限定為徑向的楔形體。備選地，設(shè)想到，掃氣導(dǎo)葉128可以是任何形狀，使得楔形是非限制性的。此外，掃氣導(dǎo)葉128的安置可限定對于氣室進口100的軸向定向。雖然顯示了四個掃氣導(dǎo)葉128，但設(shè)想到任何數(shù)量的掃氣導(dǎo)葉128來限定任何數(shù)量的氣室進口100。內(nèi)部部件132和外部部件134可限定在中心體92軸向地下游的流動導(dǎo)管102的徑向內(nèi)外邊界。中心體92和內(nèi)部部件可聯(lián)接在軸向布置中，且被支承在掃氣導(dǎo)管122和掃氣進口區(qū)段126的外部布置內(nèi)。

進口顆粒分離器88的結(jié)構(gòu)元件可輕易地互相連接以形成進口顆粒分離器88。進口顆粒分離器88是從導(dǎo)管區(qū)段82可機械地移除的。利用輕易的可移除性促進了進口區(qū)段80的安裝和維護。然而，應(yīng)理解的是，有差異的制造組合有可能改進本文中所公開的儀器。

圖4圖示出進口顆粒分離器88的進口管道96的橫截面，其最佳地圖示出限定進口90、進口管道96和流動導(dǎo)管102來限定進口路徑140的徑向的外表面136和內(nèi)表面138。進口管道96進一步限定了繞中心體92的轉(zhuǎn)向部142，該中心體92具有在進口管道96上游的撞擊表面94。氣室進口100在轉(zhuǎn)向部142處流體聯(lián)接至進口管道96。進口管道96可進一步具有進口144和出口146。進口144可具有極小的橫截面面積來使進入進口管道96的空氣加速。另外，出口146在氣室進口100下游可具有極小橫截面面積，使得進入流動導(dǎo)管102的空氣流在移動至壓縮機區(qū)段22之前減速。轉(zhuǎn)向部142可被限定在進口144和出口146之間，且可包括至少120°的轉(zhuǎn)向角148，同時可設(shè)想具有任何角度的轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向部142可在轉(zhuǎn)向部142的頂尖聯(lián)接至氣室進口100。所示氣室進口100可以以與轉(zhuǎn)向部142中的流動互補的方式來安置。例如，如果中心體92限定了用于轉(zhuǎn)向部142相對于發(fā)動機中心線12的特定角，則可使在轉(zhuǎn)向部142的那個部分的氣室進口100相對于轉(zhuǎn)向部142成一角度或與轉(zhuǎn)向部142互補，以防止對發(fā)動機性能的負面影響。此外，基于特定的發(fā)動機10或進口90的設(shè)計，可使用更多或更少的氣室進口100。

進口流150穿過進口90來提供，其具有基本上軸向的流動方向。進口流150轉(zhuǎn)向以在基本上徑向向外的方向上移動到進口管道96中并加速進入轉(zhuǎn)向部142。夾帶在進口流150中的特定物質(zhì)可轉(zhuǎn)向到進口管道96中或?qū)⒕哂凶銐虼蟮馁|(zhì)量，使得其在移動進入到進口管道96之前將撞擊撞擊表面94，從而降低顆粒物質(zhì)的慣性。管道空氣流152將經(jīng)過轉(zhuǎn)向部142，其使空氣的一部分移動進入流動導(dǎo)管102中，而使管道空氣流152的另一部分經(jīng)過氣室進口100來作為掃氣流154。夾帶在管道空氣流152中的顆粒物質(zhì)將具有用于限定慣性的速率，該速率將利用掃氣流154將某一比例的顆粒物質(zhì)運輸穿過氣室進口100，從而將某一比例的顆粒物質(zhì)從穿過流動導(dǎo)管102提供至壓縮機區(qū)段22的清潔的空氣流156中移除。應(yīng)認識到的是，相較于其它具有較小的轉(zhuǎn)向部142的進口顆粒分離器，利用顯著的轉(zhuǎn)向部142結(jié)合撞擊表面94以及徑向安置的掃氣導(dǎo)管122可移除進入發(fā)動機10的顆粒物質(zhì)中的更大一部分。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5a和5b，圖示出顆粒物質(zhì)流撞擊撞擊表面94。參見圖5，顆粒物質(zhì)160的流將和提供至發(fā)動機10的空氣的流一起沿基本上軸向的流動路徑移動。顆粒物質(zhì)160的接觸點161處的撞擊表面94可以一角度來安置。徑向軸線162可正交于發(fā)動機中心線12而延伸穿過接觸點161。撞擊軸線164可沿撞擊表面94穿過接觸點161而限定。第一前部角166存在于徑向軸線162與撞擊軸線164之間，而第二前部角168存在于撞擊軸線164與顆粒物質(zhì)160的軸流流線之間。中心體92可成形為使得撞擊表面94將第一和第二前部角166,168限定為90°或更小。

如可認識到的，顆粒物質(zhì)160將接觸撞擊表面94并且可在行進到進口管道96和進入轉(zhuǎn)向部142之前(在使顆粒物質(zhì)160的大部分經(jīng)過氣室進口100之前)沿多個方向分散。由撞擊表面94限定的角度166,168可變化以引導(dǎo)顆粒物質(zhì)的軌道或改進氣動滯止的區(qū)域來使顆粒物質(zhì)變慢。撞擊表面的幾何形狀提供使顆粒彈回即將到來的進口空氣流150中并使顆粒物質(zhì)的速率變慢的機會。一旦顆粒速率明顯降低，氣動阻力將使顆粒再加速并且強烈地影響顆粒軌道。在撞擊后，顆粒將在其進入進口144時在徑向方向上被大幅度地再加速并且繼續(xù)在徑向向外的方向上去往掃氣氣室進口100。

參見圖5b，撞擊表面94可具有低恢復(fù)系數(shù)(cor)，使得撞擊中心體92的顆粒物質(zhì)160將以非彈性碰撞來撞擊，表現(xiàn)為不那么混亂的方式，同時降低顆粒物質(zhì)的速率和慣性。成角度的表面和對于表面的低cor的組合可致使顆粒相對其進口速度具有在速率上的顯著降低。低cor可向顆粒物質(zhì)提供朝向氣室進口100的更直的路徑，使得需要更少的氣室進口100或可提高系統(tǒng)效率。

圖6是圖示出將顆粒從渦輪發(fā)動機10的進口流分離的方法200的流程圖。渦輪發(fā)動機可限定中心體且具有中心體。在202處，穿過進口90將空氣的流提供至燃氣渦輪機10。如204，空氣流的至少一部分撞向中心體92上的撞擊表面94。使空氣流撞擊可包括使空氣流相對于發(fā)動機中心線12或空氣流流線中的任何一個或兩者以90°或更小的前部角撞向撞擊表面94，使得撞擊表面94形成前部銳角。另外，撞擊表面可具有低cor，從而降低顆粒物質(zhì)在撞擊后的慣性。降低的慣性可確定用于撞擊后的顆粒物質(zhì)的更直的流動路徑。該cor可導(dǎo)致顆粒在撞擊表面處的非彈性碰撞。

在撞擊之后，在206處，空氣流可繞中心體92轉(zhuǎn)向?？諝饬骼@中心體92轉(zhuǎn)向。該轉(zhuǎn)向可大于120°，然而設(shè)想到任何角度的轉(zhuǎn)向?？諝饬骺山?jīng)過極小的橫截面面積以使空氣流在轉(zhuǎn)向期間加速。在208處，在使空氣流轉(zhuǎn)向期間，空氣流的一部分相對于發(fā)動機中心線12被徑向轉(zhuǎn)移，以形成含有不可實施轉(zhuǎn)向的慣性束縛顆粒的掃氣流。徑向轉(zhuǎn)移的掃氣流可在轉(zhuǎn)向部的頂尖處被轉(zhuǎn)移。掃氣導(dǎo)管122可具有掃氣氣室98以用于接受顆粒裝載的掃氣流并使掃氣空氣流移動至發(fā)動機10的另一部分或機外。

經(jīng)撞擊的顆粒導(dǎo)致顆粒以混亂的方式分散。使用具有低cor以及成角度的表面的撞擊表面94降低顆粒速率，使顆粒速率隨后受阻力支配，且可隨后將顆粒物質(zhì)朝向氣室進口100引導(dǎo)。顆粒物質(zhì)的方向可提高系統(tǒng)從移動進入發(fā)動機10的空氣流中移除顆粒的效率。此外，顆粒物質(zhì)的方向可減低所需掃氣導(dǎo)葉128的數(shù)量，從而減小尺寸和重量，同時簡化進口顆粒分離器88。

應(yīng)認識到的是，如所描述的包括用于顆粒分離和掃氣流的徑向向外的入口的進口顆粒分離器結(jié)合顯著的流動轉(zhuǎn)向有效地從進入發(fā)動機的空氣流中分離大的和精細的顆粒物質(zhì)兩者。另外，帶有低恢復(fù)系數(shù)和成角度的表面的前部撞擊表面可降低顆粒物質(zhì)速率，以提高從空氣流中分離的顆粒物質(zhì)的量。

將掃氣導(dǎo)管移動至徑向彈出的位置還允許對于變速箱的最佳安裝位置。

本書面描述使用了實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，且還使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(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，且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它實例。如果此類其它實施例包括并非不同于權(quán)利要求的書面語言的結(jié)構(gòu)元件，或如果它們包括與權(quán)利要求的書面語言無實質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則此類其它實例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。