阅读说明：本技术 包括由叶片之间的至少一个平台组成的热交换器的涡轮发动机 (Turbine engine comprising a heat exchanger consisting of at least one platform between blades ) 是由 凯瑟琳·皮科维斯基 克里斯托夫·马赛尔·卢西恩·博得里吉昂 塞德里克·扎卡蒂 于 2019-02-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种飞行器涡轮发动机(10),包括：布置有低压压缩机(30)和高压压缩机(32)的主气流路径(16)；次级气流路径(20),次级气流路径包括围绕涡轮发动机(10)的主轴线(A)分布的多个叶片并且还包括叶片之间的平台(80),平台(80)中的每个位于两个相邻叶片(54)的内部径向端(56)之间或外部径向端(58)之间,每个平台(80)具有部分地限制次级路径(20)的壁(82),其中,加压空气回路(40)抽出低压压缩机(30)与高压压缩机(32)之间或高压压缩机(32)中的空气并供应位于涡轮发动机(10)主轴线(A)附近的至少一个涡轮发动机部件(12),加压空气回路(40)包括在加压气流与次级路径(20)中流动的气流之间的热交换器(44),其特征在于,热交换器(44)由加压空气流经的至少一个平台(80)形成,平台(80)的壁(82)在加压空气与次级路径(20)中流动的气流之间进行热传递。(The invention relates to an aircraft turbine engine (10) comprising: a main gas flow path (16) arranged with a low pressure compressor (30) and a high pressure compressor (32); a secondary air flow path (20) comprising a plurality of blades distributed around a main axis (A) of the turbine engine (10) and further comprising platforms (80) between the blades, each of the platforms (80) being located between the inner radial ends (56) or between the outer radial ends (58) of two adjacent blades (54), each platform (80) having a wall (82) partially bounding the secondary path (20), wherein a pressurized air circuit (40) extracts air between the low pressure compressor (30) and the high pressure compressor (32) or in the high pressure compressor (32) and supplies at least one turbine engine component (12) located in the vicinity of the main axis (A) of the turbine engine (10), the pressurized air circuit (40) comprising a heat exchanger (44) between the pressurized air flow and the air flow flowing in the secondary path (20), characterized in that, the heat exchanger (44) is formed by at least one platform (80) through which the pressurized air flows, the walls (82) of the platform (80) performing a heat transfer between the pressurized air and the airflow flowing in the secondary path (20).)

包括由叶片之间的至少一个平台组成的热交换器的涡轮发 动机

技术领域

本发明涉及一种涡轮机，例如包括对位于涡轮机的主轴线附近的部件进行冷却的装置的飞行器涡轮机。

更具体地，本发明涉及一种包括对低压旋转轴和/或润滑油增压室进行冷却的装置的涡轮机。

背景技术

在现有的涡轮机中，有许多发动机内部的空气回路。这些回路执行不同的功能。

在这些回路中，一个空气回路执行润滑油室增压功能以防止油从这些室中逸出，并且还执行低压轴冷却功能。

来自该回路的空气在低压压缩机下游，优选地在低压压缩机和高压压缩机之间的流间隔室中被抽出。

然后，该空气通过用于穿过该室的空气的除油器被排空，该除油器在用于其他空气的低压涡轮的下游。

该回路将受到由于半径、孔、密封件等的变化而导致的压头损失的影响。因此，压力比(抽出压力/出口压力)必须足够大以使空气以所需的流速理想地循环。

对该空气回路的限制之一是空气温度必须足够低以冷却低压轴并且避免过度加热室中的油。空气压力必须足以使得上述压力足够高，并使特定的气流能够循环。

在一些涡轮机中，热力学循环使得压力比太低无法使该回路执行这些功能。因此，必须找到替代解决方案。

本发明的目的是公开一种包括对具有从低压压缩机下游抽出的空气的回路进行有效地冷却，同时降低压头损失的装置的涡轮机。

发明内容

本发明涉及一种包括飞行器涡轮机，所述飞行器涡轮机包括通过低压压缩机和高压压缩机的核心发动机气流，

风扇气流，所述风扇气流围绕所述核心发动机流布置并与所述核心发动机流同轴，所述风扇气流包括作用在所述风扇流中通过的空气上的气流矫直部，所述气流矫直部包括围绕所述涡轮机的主轴线A分布的多个叶片以及所述气流矫直部包括叶片之间的平台，所述平台中的每个位于两个相邻叶片的内部径向端之间或外部径向端之间，每个平台包括部分地限制所述风扇流的壁，

加压空气回路，所述加压空气回路抽出在所述低压压缩机与所述高压压缩机之间或在所述高压压缩机中的空气，以产生供应所述涡轮机的至少一个部件的加压气流，所述至少一个部件在所述涡轮机中径向地布置成：相比所述核心发动机流更靠近所述涡轮机的主轴线A，

其中，所述加压空气回路包括在所述加压气流与通过所述风扇流的气流之间的热交换器，

其特征在于，所述热交换器由所述加压气流通过的至少一个平台形成，所述平台的所述壁在所述加压气流与通过所述风扇流的气流之间进行热交换。

优选地，所述平台包括通过焊接而连接的管道，加压空气在所述管道中流动，所述管道与所述平台的所述壁热接触。

优选地，所述管道由具有所述平台的至少一部分的一体件组成。优选地，所述管道由固定到所述平台的所述壁上的附加元件组成。

优选地，所述平台沿着所述风扇流中的气流方向包括位于所述平台的上游端处的加压空气入口和位于所述平台的下游端处的加压空气出口。

优选地，所述平台沿着所述风扇流中的气流方向包括位于所述平台的下游端处的加压空气入口和位于所述平台的上游端处的加压空气出口。

优选地，所述平台由导热材料制成。

优选地，所述涡轮机包括位于所述核心发动机流和所述风扇流之间的流间隔室，并且所述加压空气回路沿着该回路中的气流方向包括以下部件：

-至少一个空气抽出点，所述至少一个空气抽出点由所述流间隔室的径向内壁支撑；

-上游段，所述上游段延伸穿过所述流间隔室直到所述风扇流；

-所述至少一个平台；

-下游段，所述下游段从所述风扇流到所述核心发动机流延伸穿过所述流间隔室，并延伸穿过通过所述核心发动机流的异形臂；

-将加压空气分配到所述涡轮机的所述至少一个部件的装置。

优选地，所述涡轮机的所述至少一个部件是所述涡轮机的低压轴。

优选地，所述至少一个部件是润滑油增压室。

优选地，所述至少一个部件是位于所述低压轴和所述涡轮机的风扇之间的减速器。

附图说明

在阅读以下通过参照附图将会更好地理解的详细的描述之后，本发明的其他特征和优点将变得很明显，在附图中：

-图1是包括根据本发明制成的加压空气回路的飞行器涡轮机的轴向截面示意图；

-图2是矫直部的一部分的放大的详细透视图，示出了布置在涡轮机的轮毂处的叶片间平台的布局；

-图3是图2中所示平台的放大的详细图，该平台包括加压气流循环管道；

-图4是示出了将管道连接到平台的主体的方法的视图；

-图5是包括空腔和附加板的平台的另一实施例的示意图。

具体实施方式

图1示出了飞行器涡轮机10。

涡轮机10按照距主轴线A的距离依次包括低压轴12、高压轴14、核心发动机气流16、风扇气流20、将核心发动机流16和风扇流20分隔开的流间隔室18以及中间壳体22。

流间隔室18也称为“核心隔室”，该流间隔室在径向上通过界定核心发动机流16的外部的径向内壁24以及界定风扇流20的内部的径向外壁26来界定。壳体22包括界定风扇流20的外部的径向内壁28。

核心发动机流16沿气流方向从上游到下游(换言之，参照图1从左到右)依次包括低压压缩机30、高压压缩机32、燃烧室34、高压涡轮和低压涡轮(未示出)。

风扇流20包括旨在使风扇流20中的气流重新定向以使气流沿轴向流动的矫直部52。

矫直部52包括围绕涡轮机10的主轴线A均匀分布的多个叶片54，这些叶片作用于在风扇流20中循环的气流上以使气流沿涡轮机10的主轴线重新定向。

每个叶片54从主轴线A主要径向地延伸，并且包括将叶片连接到流间隔室18的径向内部径向根部端56和将叶片连接到壳体22的径向外部径向梢端58。

流间隔室18的径向外壁26和壳体22的径向内壁28中的每个均包括连接叶片54的连接区域(未示出)，该连接区域例如可以是径向凸台。

例如在图2中能够看到的，平台80布置在相邻叶片54的根部56之间。这些平台80中的每一个包括壁82，该壁形成与主轴线A同轴的环形扇区。平台80的壁82的组在连接区域处形成环，该环延长了流间隔室18的径向外壁26。

另外，类似的平台(未示出)布置在叶片54的头部58之间，这些平台中的每一个包括壁，该壁在连接区域处形成与主轴线A同轴的环形扇区，以延长壳体22内部的径向内壁28。

因此，每个平台80的壁82部分地限制了风扇流20。

每个平台80还包括连接到流间隔室18或壳体22的装置。这种连接装置例如是安装在平台80的壁82的内部面60上的附接垫89，如图4所示。

涡轮机10还包括分布在涡轮机内部的空气回路，以冷却涡轮机10的多个部件。

在这些回路中，如图1所示，涡轮机10包括加压空气回路40，该加压空气回路被设计为冷却低压轴12并且将加压空气供应到包含用于运动部件的润滑油的室，该运动部件例如位于低压轴12处。

该加压空气还可以供应位于低压轴12和涡轮机的风扇之间的减速器(未示出)。

减速器将使风扇的转速与驱动风扇的低压轴12的转速分离。特别地，这相对于低压压缩机的叶片的转速降低了风扇的叶片的转速，从而优化了每个叶片的效率，并因此提高了输出推进力。这种减速器在具有高稀释率的涡轮喷气发动机的情况下是特别有利的，高稀释率换言之是在次级流中流动的气流量之间的比率。

高稀释率可以减少发动机消耗，但会导致风扇尺寸较大。然后，风扇的转速受到限制，相应地限制了低压压缩机和低压涡轮的转速。

该加压空气回路40包括位于流间隔室18的径向内壁24上的至少一个空气抽出点42。该抽出点42位于低压压缩机30和高压压缩机32之间，或者位于高压压缩机32中。

在后者情况下，空气抽出点42位于高压压缩机32的级中的一个级处，尽管存在可变定子叶片(Variable Stator Vanes，VSV)，但是该级根据加压空气的压力、温度和在高压压缩机32的第一级上抽出的可能性来确定。

抽出的空气的压力足够高，以给油室加压。然而，该空气的温度太高而无法冷却低压轴12并且对于润滑回路也没有良好的工作条件。

为此，加压空气回路40包括热交换器44，该热交换器降低加压空气的温度。

该热交换器44是空气-空气类型的，并且冷空气源由在风扇流20中循环的空气组成。

因此，热交换器44位于风扇流20中，这将在下面进一步描述。

加压空气回路40在回路中的气流的方向上包括：从空气抽出点42延伸到热交换器44的上游段46、热交换器44、从热交换器44延伸到低压轴12的下游段48、以及将加压空气朝向低压轴12和油加压室的冷却点分配的装置(未示出)。

因此，加压空气回路40的上游段46从流间隔室的径向内壁24(在该径向内壁处，上游段46连接到空气抽出点42)到流间隔室18的径向外壁26(在该径向外壁处，流间隔室连接到热交换器44)延伸穿过流间隔室18。

另外，加压空气回路的下游段48从流间隔室连接到热交换器44的径向外壁开始延伸穿过流间隔室18，并且还穿过异形臂64中的核心发动机流16，该异形臂有利地位于低压压缩机30和高压压缩机32之间。

如上所述，热交换器44的冷空气源由在风扇流20中循环的空气组成。

如图3至图5所示，热交换器44包括至少一个平台80，加压空气流经该平台，以与在风扇流20中流动的空气进行热交换。

根据一个实施例，热交换器44由单个平台80组成。根据另一个实施例，热交换器由彼此相邻的多个平台80组成。

在下面的描述中，将参考一个平台80。应当理解的是，该描述适用于热交换器44包括单个平台80的第一实施例，以及热交换器包括多个平台80的实施例，从此描述中推论得出组成热交换器44的每个平台80的描述。

另外，在下面的描述中，将描述位于两个相邻叶片54的根部56之间的平台80，应当理解的是，该描述也可以应用于包括位于两个相邻叶片54的梢端58之间的至少一个平台的热交换器。

平台80的部分地限制了风扇流20的壁82与在风扇流20中循环的冷空气直接接触。

平台80包括形成在其内部容积中的管道84，该管道与壁82热接触并且加压空气流经该管道。

然后，平台80的壁82在加压空气和次级流20中流动的空气之间进行热交换。

根据如图3和图4所示的第一实施例，管道84是管状的并且布置在平台80的内部，例如形成线圈。

根据该第一实施例的第一方面，并且如图4所示，管道84通过焊接而连接在平台80的壁82上，并且可以通过管道和壁82之间的接触进行热交换。

根据该第一方面，平台80仅由壁82形成，该壁在与形成风扇流的表面62相对的内部面60上支撑管道84。诸如导热膏之类的导热装置可以***在平台80的壁82和管道84之间，以促进两个元件之间的热交换。

根据该第一实施例的第二方面，并且如图3所示，管道84和平台80的壁82是一体件。

为此，平台80在平台80的制造期间形成。例如，平台80和管道84在模制或增材制造操作期间同时形成。

根据一个变形实施例，平台80通过模制或通过增材制造而制成一体件，然后通过去除材料，例如通过对平台80进行机加工，在平台80中形成管道84。

根据图5所示的第二实施例，管道84包括形成在平台80中的空腔86。该空腔86限制了较大的体积，从而促进加压气流和风扇流中的气流之间的热交换。

根据该第二实施例的第一方面，平台80由两部分制成，并且包括壁82被添加到的主体88。

空腔86位于平台80的主体88中。空腔86在主体88的径向地朝向风扇流20定向的一侧开口，并且形成的开口被平台80的壁82封闭，以使加压气流可以与壁82直接热接触。

根据该第二实施例的第二方面，平台80被制成一体件，空腔86形成在平台中。优选地，这种平台80通过增材制造来制成。

不管用于管道84的实施例如何，平台80都包括入口90和出口92，加压气流通过入口90进入管道84中，冷却的加压气流通过出口92离开管道84。

每个入口90和出口92位于平台80的上游轴向端94或平台80的下游轴向端96。

在此应当理解的是，平台80的上游轴向端94是沿着风扇流中的气流的流动方向位于平台80上游的平台80的轴向端，换言之是图1中左侧的轴向端，平台80的下游轴向端96是沿着风扇流中的气流的流动方向位于平台80下游的平台80的轴向端，换言之是图1中右侧的轴向端。

根据例如图5所示的第一示例，入口90位于平台80的上游端94并且出口92位于平台80的下游端96。

根据图3所示的第二示例，入口90位于平台80的下游端96并且出口92位于平台80的上游端94。

根据该第二示例，平台80中的加压气流的方向与风扇流中的气流的方向相反。于是，提高了热交换效率。

平台80的作用主要是空气动力学方面的，以在叶片54的梢端和根部重构气流20以限制通过叶片的气流中的干扰。

因此，平台80不具有结构性作用，平台的设计相对于将要施加到平台80上的力而言受到限制。

因此，平台80可以由不具有任何特定机械强度特性的材料制成，但是具有针对加压气流和风扇流20中的气流之间的热交换而优化的性能。

该材料优选地是良好的导热体，例如铝，它也是轻质材料。