用于涡轮机械的高压涡旋分离器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109477432A(43)申请公布日2019.03.15(21)申请号201780044872.X(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司720(22)申请日2017.07.1701代理人周敏剑金飞(30)优先权数据15/2153732016.07.20US(51)Int.Cl.F02C7/052(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日F02C6/08(2006.01)2019.01.18(86)PCT国际申请的申请数据PCT/US2017/0423362017.07.17(87)PCT国际申请的公布数据WO2018/017459EN2018.01.25(71)申请人通用电气公司地址美国纽约州(72)发明人J.T.穆克C.威廉斯权利要求书2页说明书7页附图7页(54)发明名称用于涡轮机械的高压涡旋分离器(57)摘要本公开一般涉及从燃气涡轮发动机中的气流分离固体颗粒。分离器(700)包括围绕燃气涡轮发动机的纵向轴线布置的多个涡流室，每个涡流室具有在第一端的清洁空气出口、在第二端的脏出口、和横向于涡流室定位在第一端的空气入口。分离器还包括可密封的收集室，其与多个涡流室中的每一个的脏出口流体连通。CN109477432ACN109477432A权利要求书1/2页1.一种用于从燃气涡轮发动机中的气流分离固体颗粒的分离器，包括：围绕所述燃气涡轮发动机的纵向轴线布置的多个涡流室，每个涡流室具有在第一端的清洁空气出口、在第二端的脏出口、和横向于所述涡流室定位在所述第一端的空气入口；和可密封的收集室，其与所述多个涡流室中的每一个涡流室的脏出口流体连通。2.根据权利要求1所述的分离器，其中，所述可密封的收集室适于在所述燃气涡轮发动机的操作期间被密封。3.根据权利要求1所述的分离器，其中，所述可密封的收集室适于在发动机启动操作、发动机停机操作和清洁操作中的至少一个期间排气。4.根据权利要求3所述的分离器，其中，在所述发动机启动操作期间所述排气释放针对所述压缩机的背压。5.根据权利要求3所述的分离器，其中，每个涡流室包括在所述涡流室内的涡流探测器，其将所述空气入口与所述清洁空气出口分开。6.根据权利要求5所述的分离器，其中，每个涡流探测器是穿孔的。7.根据权利要求5所述的分离器，其中，每个涡流探测器将由相应的空气入口供给的外部涡流与相对清洁的空气的内部涡流分开。8.根据权利要求1所述的分离器，其中，所述分离器位于自压缩机的下游。9.根据权利要求1所述的分离器，还包括与来自所述压缩机的输出气流流体连通的罩，所述罩包括多个开口，所述开口中的每个开口与相应的涡旋分离器的空气入口流体连通。10.根据权利要求9所述的分离器，其中，所述罩位于叶轮护罩内，所述叶轮护罩围绕所述压缩机的最后级向心叶轮周向布置。11.根据权利要求9所述的分离器，其中，每个空气入口内的气流具有比来自所述压缩机的输出气流更高的颗粒密度。12.根据权利要求1所述的分离器，其中，所述清洁空气出口与冷却系统流体连通。13.根据权利要求12所述的分离器，其中，所述冷却系统是高压涡轮第二级冷却装置。14.根据权利要求12所述的分离器，其中，所述冷却系统包括涡轮转子内的冷却孔。16.根据权利要求1所述的分离器，其中，所述固体颗粒具有小于5微米的平均微粒尺寸。17.根据权利要求1所述的分离器，其中，所述涡流室的内壁沿周向偏转空气以形成外涡流。18.一种用于从燃气涡轮发动机中的气流分离夹带固体颗粒的分离器，包括：围绕所述燃气涡轮发动机的纵向轴线布置的多个涡流室；和可密封的收集室，其与所述多个涡流室中的每一个涡流室的脏出口连通，其中，所述多个涡流室将至少百分之70的所述夹带固体颗粒从所述气流分离到所述可密封的收集室中。19.根据权利要求18所述的分离器，其中，所述多个涡流室将至少百分之80的夹带固体颗粒从所述气流分离到所述可密封的收集室中。20.一种用于从燃气涡轮发动机中的压缩气流分离夹带固体颗粒的方法，包括：经由围绕压缩机叶轮的叶轮护罩中的多个开口从所述压缩气流中提取二次气流；使用多个涡流室将所述夹带固体颗粒从所述二次气流分离；并且2CN109477432A权利要求书2/2页在所述燃气涡轮发动机的操作期间从密封的收集室中的所述涡流室中的每个涡流室的脏出口收集所述固体颗粒。21.根据权利要求20所述的方法，其中，分离所述夹带固体颗粒包括将至少百分之70的所述夹带固体颗粒从所述二次气流分离。22.根据权利要求21所述的方法，其中，分离所述夹带固体颗粒包括将至少百分之80的所述夹带固体颗粒从所述二次气流分离。23.根据权利要求20所述的方法，还包括从所述涡流室中的每个涡流室的清洁出口向冷却系统提供净化气流。3