CN101839256B - 压缩机扩散器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压缩机扩散器，具体而言，提供了一种用于涡轮发动机的扩散器，包括环形外罩和支柱，环形外罩用以密封压缩机排气，支柱连接到外罩上以限定内支柱区域的环形阵列的边界，该扩散器包括：环形部分，其包括环状环形体，且前表面置于其前侧上，该环形部分可由一个或多个支柱支撑；以及分离器部分，其包括环状环形体，且后表面置于其后侧上，以匹配环形部分主体的前表面；该分离器部分还包括在分离器部分主体的前侧上的前缘，该前缘可延伸到压缩机排气的流动通道内，以将流动通道分离成径向地限定在分离器部分主体之外和之内的次级流动通道。

Description

压缩机扩散器
技术领域
本文公开的主题涉及燃气涡轮压缩机扩散器，且更具体地，涉及具有燃烧器支撑件的压缩机扩散器。
背景技术
当前的发动机和对现有燃气涡轮机的台架试验数据显示，位于压缩机扩散器下游的轴向位置处的压缩机排气罩(CDC)内的流动能量损失是燃气涡轮机效率和输出方面的重要因子。对于新的发动机设计，已经发现用于减轻这些损失的传统控制器和装置增加了CDC的长度。不幸的是，这些控制器总体上增加了燃气涡轮机的机械设计的复杂性，并增加了燃气涡轮机的产品成本。
另外，这些控制器和装置可与多通道扩散器的使用结合。然而，这种多通道扩散器的使用需要大量的铸造和加工操作，这也增加了总的产品成本。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于涡轮发动机的扩散器，包括环形外罩和支柱，环形外罩用以密封压缩机排气，支柱附连到外罩上以限定内支柱区域的环形阵列的边界，该扩散器包括：环形部分，该环形部分包括环状环形体，且前表面置于该环状环形体的前侧上，该环形部分可由一个或多个支柱支撑；以及包括环状环形体的分离器部分，且后表面置于该环状环形体的后侧上，以匹配环形部分主体的前表面；该分离器部分还包括在分离器部分主体的前侧上的前缘，该前缘可延伸到压缩机排气的流动通道内，以将流动通道分离成径向地限定在分离器部分主体之外和之内的次级流动通道。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于涡轮发动机的扩散器，包括环形外罩和支柱，环形外罩用以密封压缩机排气，支柱附连到外罩上以限定内支柱区域的环形阵列的边界，该扩散器包括：环状环形体，其可在其后侧处由一个或多个支柱支撑；该环状环形体在其前侧上包括前缘，该前缘可延伸到压缩机排气的流动通道内，以将流动通道分离成径向地限定在环状环形体和前缘之外和之内的次级流动通道。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于涡轮发动机的扩散器，包括环形外罩和支柱，环形外罩用以密封压缩机排气，支柱附连到外罩上以限定内支柱区域的环形阵列的边界，该扩散器包括：环状环形体，其可在其后侧处由一个或多个支柱支撑，且在该环状环形体的前侧上包括前缘，该前缘可延伸到压缩机排气的流动通道内，以将流动通道分离成径向地限定在环状环形体和前缘的之外和之内的次级流动通道；以及支撑组件，其在内支柱区域内置于环状环形体上，且燃烧器组件可支撑在该支撑组件上。
由以下结合附图的描述，本发明的这些和其它优点和特征将变得更加明显。
附图说明
被认为是本发明的主题在本说明书所附的权利要求中被特别地指出并明确地要求保护。本发明的前述和其它特征以及优点由结合附图的如下具体实施方式而变得明显，其中：
图1是根据实施例的压缩机排气罩和扩散器的后端透视图；
图2是根据实施例的压缩机排气罩和扩散器的前端透视图；
图3是图1和图2的扩散器环形体的侧视截面图；
图4是图1-3的扩散器的分离器部分的透视图；
图5是根据实施例的压缩机排气罩、扩散器和支撑组件的后端透视图；以及
图6是根据实施例的压缩机排气罩、扩散器和支撑在扩散器上的燃烧器组件的侧视截面图。
具体实施方式借助参考附图的示例解释了本发明的实施例以及优点和特征。
部件列表
1 涡轮发动机
10 扩散器
20 压缩机排气罩
21，22 壁面
30 支柱
40 内支柱区域
50 环形部分
51 环状环形体
53，52 前侧和后侧表面
60 分离器部分
65，66 上和下部分
67 螺栓
61 分离器部分主体
62 后表面
70 前缘
71，72 前侧表面
80 流动通道
81，82 次级流动通道
90 轴向螺栓
100 支撑组件
101 垫
102 托架
110 燃烧器组件
具体实施方式
参考图1-6，提供扩散器10用于涡轮发动机1中。涡轮发动机1可包括：转子，其绕其中心线转动；扩散器10上游的压缩机段，该压缩机段压缩进气并排出热的压缩机排气；环形压缩机排气罩(CDC)20，其密封来自转子的压缩机排气和一组支柱30，并且包括限定一区域的边界的壁表面21和22，热的压缩机排气能够通过该区域流动。
参看图1和图2，各支柱30包括相对的前端和后端。各个端部附连到CDC 20上，使得各支柱30大体上与转子的纵向轴线对齐，并且使支柱置于大体上按规律间隔开的周向位置上。通过这种方式，支柱30限定内支柱区域40的环形阵列的边界。燃烧器组件110的环管阵列(可容纳用于燃烧操作的压缩机排气)可支撑在这些内支柱区域40中的扩散器10的部分上，如下文所述。
参看图3，扩散器10包括壁面21和22、环形部分50和分离器部分60。环形部分50包括环状环形体51和前表面53及后表面52，该前、后表面分别置于环形体51的相对的前侧表面和后侧表面上。环形部分50可被一个或多个支柱30支撑。对于环形部分50的支撑一般可经由支柱30和后表面53之间的连接提供，尽管环形部分50的其它部件也可具有到支柱30的连接。
参看图4，分离器部分60包括环状环形体61和置于分离器部分主体61的后表面上的后表面62。分离器部分60的后表面62可与环形部分的前表面53匹配，使得环形部分50和分离器部分60协同形成单环状结构。
分离器部分60还包括前缘70。前缘70 形成在分离器部分主体61的第一前表面71和第二前表面72的交叉线处。表面71和72沿上游流动方向朝向彼此渐缩。在支柱30支撑环形部分50的情况下，前缘70可延伸入压缩机排气的流动通道80内。因而，扩散器10构造成将流动通道80分离成次级流动通道81和82，该流动通道81、82分别径向地限定在扩散器10之外和之内，并限定在 表面71、72和壁面21、22之间。就是说，次级流动通道81和82至少最初径向地分叉，而它们可在燃烧器组件110(下文将要描述)的下游终止。
扩散器10可提供成单一部件，或提供成多扩散器10，每一个均大体上如上所述构造。在扩散器10提供成多扩散器10的地方，各单独的扩散器10独立地支撑在至少一个单独的支柱30上。当然，应当理解的是，对于扩散器10其它的构造也是可能的，并且例如，各单独的扩散器10可支撑两个或多个支柱30上。在扩散器10由多个部件形成的地方，部件可在其内的接合处通过螺栓67连接。还可使用防止或控制部件间的漏气的密封件或挡板。
环形部分50整体地联接到支柱30上。就是说，环形部分50可与支柱30以及CDC 20浇铸或以其它方式适当地一起形成。另一方面，分离器部分60可通过单独的加工工艺形成并随后与环形部分50匹配。同样，大体上平滑的表面71和72可以高精度进行加工。这样，应当理解的是，只要加工精度可保持有高精确度，分离器部分60可与环形部分50、支柱30以及CDC 20一体形成。一旦形成了分离器部分60和环形部分50，则将分离器部分60联接到环形部分50上。轴向螺栓90或其它类型的合适紧固元件可用来提供这种联接。
参看图5，具有上述结构的扩散器10支撑在一个或多个支柱30上，并分离压缩机排气的流动通道80。在另外的构造中，燃烧器组件110由扩散器10的环形部分50以及分离器部分60中的至少一个以燃烧器组件110的环管阵列的形式支撑。这里，各单独的燃烧器组件110支撑在环形部分50和分离器部分60中的至少一个的径向向外的部分上，并支撑在内支柱区域40内。
参看图6，支撑组件100为各燃烧器组件110提供支撑。支撑组件100包括垫101和托架102。垫101联接到环形部分50和分离器部分60中的至少一个上。托架102联接到垫101上并可为扩音器形。通过这种方式，托架102可包括侧翼，沿侧翼布置用于附连到燃烧器组件110上的滑动附件。此处，滑动附件在热膨胀和收缩期间维持对燃烧器组件110的支撑。
尽管已结合仅有限数量的实施例对本发明进行了详细描述，但应当容易理解的是，本发明不限于此类公开的实施例。相反，本发明可修改以结合迄今尚未描述但与本发明的精神和范围相称的许多变型、变更、替换或等效装置。另外，尽管已经描述了本发明的不同实施例，但应当理解的是，本发明的多个方面可仅包括其中一些所述实施例。因此，本发明不应看作由前述描述所限定，而是仅由所附权利要求书的范围所限定。

Claims (15)

1.一种用于涡轮发动机的扩散器，包括环形外罩和支柱，所述环形外罩用以密封压缩机排气，所述支柱附连到该外罩上以限定内支柱区域的环形阵列的边界，所述扩散器包括：
环形部分，其包括环状环形体，且前表面置于所述环状环形体的前侧上，而后表面置于所述环状环形体的后侧上，所述前侧和后侧彼此相对且所述环形部分能够由一个或多个支柱以及所述后表面之间的整体连接支撑；以及
分离器部分，其包括环状环形体，且后表面置于所述环状环形体的后侧上，以匹配所述环形部分的环状环形体的所述前表面，所述分离器部分还包括：
在所述分离器部分的环状环形体的前侧上的前缘，所述前缘能够延伸到所述压缩机排气的流动通道内，以将所述流动通道分离成径向地限定在所述分离器部分的环状环形体之外和之内的次级流动通道。
2.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述环形部分和所述分离器部分中的至少一个由多个段形成。
3.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述分离器部分联接到所述环形部分上。
4.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述分离器部分通过螺栓连接到所述环形部分上。
5.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述分离器部分包括上部分和下部分。
6.根据权利要求5所述的扩散器，其特征在于，所述扩散器还包括螺栓以连接所述上部分和下部分。
7.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述扩散器还包括支撑组件，燃烧器组件能够支撑在所述支撑组件上。
8.根据权利要求7所述的扩散器，其特征在于，所述支撑组件在内支柱区域内设置在所述环形部分和所述分离器部分的至少其中一个上。
9.根据权利要求7所述的扩散器，其特征在于，所述支撑组件包括垫和托架，所述垫联接到所述环形部分和所述分离器部分中的至少一个上，且所述托架联接到所述垫上并为扩音器形。
10.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述前缘包括沿径向方向朝向彼此渐缩的大体上平滑的表面。
11.一种用于涡轮发动机的扩散器，包括环形外罩和支柱，所述环形外罩用以密封压缩机排气，所述支柱连接到该外罩上以限定内支柱区域的环形阵列的边界，所述扩散器包括：
环状环形体，所述环状环形体在其后侧上具有后表面，其能够被一个或多个支柱以及所述后表面之间的整体连接支撑；所述环状环形体包括：
在所述环状环形体的前侧上的前缘，所述前缘与所述后侧相对并能够延伸到压缩机排气的流动通道内，以将所述流动通道分离成径向地限定在所述环状环形体和所述前缘之外和之内的次级流动通道。
12.根据权利要求11所述的扩散器，其特征在于，还包括支撑组件，其在内支柱区域内设置在所述环状环形体上，并且燃烧器组件能够支撑在所述支撑组件上。
13.根据权利要求12所述的扩散器，其特征在于，所述支撑组件包括垫和托架，所述垫联接到所述环状环形体上，且所述托架联接到所述垫上并为扩音器形。
14.一种涡轮发动机，包括根据权利要求12所述的扩散器，用以排放压缩机排气的压缩机，以及所述燃烧器组件，所述燃烧器组件从所述次级流动通道接收所述压缩机排气，并且所述燃烧器组件支撑在所述支撑组件上。
15.一种涡轮发动机，包括根据权利要求11所述的扩散器，用以排放压缩机排气的压缩机，以及燃烧器组件，所述燃烧器组件从所述次级流动通道接收所述压缩机排气，还包括支撑组件，所述燃烧器组件能够支撑在所述支撑组件上。
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