CN102105654A

CN102105654A - 涡轮机中的扩散器设备

Info

Publication number: CN102105654A
Application number: CN2009801294160A
Authority: CN
Inventors: A·R·比克
Original assignee: Siemens Power Generations Inc
Current assignee: Siemens Energy Inc
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2029-03-30
Also published as: EP2674574B1; US8313286B2; KR20110025701A; JP2011529551A; EP2674575A1; ES2531491T3; PL2674574T3; JP5591236B2; EP2674574A1; PL2674575T3; CN102105654B; ES2531492T3; CN104279011B; US20100021291A1; EP2324204A1; EP2674575B1; WO2010014127A1; CN104279011A; KR101330133B1

Abstract

本发明提供了一种涡轮机中的扩散器设备（20），其包括扩散器结构（30）和稳定结构（40、50）。所述扩散器结构包括内壁（32）和外壁（34），内壁（32）和外壁（34）限定了气体流动和扩散所通过的流动通道（36），使得随着所述气体运动通过所述通道时，动能减小且压力增大。所述稳定结构使分离气体回流区（Z₁、Z₂）稳定。

Description

涡轮机中的扩散器设备

本申请要求由Alexander Ralph Beeck于2008年7月28日提交的、名称为“CARNOT DIFFUSER WITH DEVICES WHICH REDUCE SENSIBILITY TO INLET AND OUTLET FLOW CONDITIONS”的美国临时申请第61/084,079号的权益，其整个公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种涡轮机中的扩散器设备，更具体地，涉及这样一种扩散器设备，该扩散器设备包括扩散器结构，该扩散器结构具有台阶区段，以及定位于该台阶区段下游以使分离的气体回流区稳定的稳定结构。

背景技术

传统的可燃气体涡轮发动机包括压缩器、燃烧室和涡轮。压缩器压缩周围空气。燃烧室使压缩空气与燃料结合，并点燃该混合物，从而形成限定工作气体的燃烧产物。该工作气体前进到涡轮。在涡轮内有一系列成排的固定轮叶和旋转叶片。成排的轮叶和叶片中的每一对被称为一级。典型地，在涡轮中有多个级。旋转叶片被联接到轴盘组件。随着工作气体通过涡轮膨胀，该工作气体使叶片、并由此使轴盘组件旋转。

扩散器可定位于涡轮下游。扩散器包括横截面面积随着距离而增大的管道。由于其增大的横截面面积，所以扩散器用于使废气减速。因而，废气的动能在废气的压力增大的同时减小。废气离开扩散器之前压力恢复越大，最后涡轮级的废气压力越低。最后涡轮级的压力越低，涡轮上的压力比越大，并且来自涡轮的功越大。

希望从扩散器的入口到出口产生大的压力增加以及废气流动速度的减小。扩散器内的扩散能够在气体流从扩散器壁分离的地方降低。因而，希望使从扩散器的壁的气体流分离最小化。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种涡轮机中的扩散器设备，该扩散器设备包括扩散器结构和第一稳定结构。所述扩散器结构包括内、外壁，该内、外壁限定了气体流动和扩散所通过的流动通道，使得随着所述气体运动通过该通道，动能减小且压力增大。所述外壁可具有第一和第二轴向区段以及结合所述第一和第二轴向区段的台阶区段。所述第一稳定结构定位于所述外壁的所述台阶区段下游，以使位于所述外壁的台阶区段下游的分离气体回流区稳定。

在一个实施例中，所述稳定结构可包括穿孔板，该穿孔板从所述外壁径向且围绕所述外壁沿圆周方向延伸，并且定位于所述外壁的台阶区段下游，以使位于所述外壁的台阶区段下游的所述分离气体回流区稳定。

在另一实施例中，所述稳定结构可包括至少一个抽吸管，该至少一个抽吸管延伸通过所述外壁，并与所述外壁的台阶区段下游的通道区域连通，使得位于所述外壁的台阶区段下游的所述分离气体回流区稳定。

所述扩散器结构可进一步包括在所述扩散器结构的所述内、外壁之间延伸的至少一个支杆，并且其中，所述至少一个抽吸管与所述至少一个支杆下游的区域连通，使得所述至少一个支杆下游的高速气体在所述至少一个抽吸管内生成抽吸。

所述外壁的第二轴向区段可具有的内径大于所述外壁的第一轴向区段的内径。

所述内壁可包括第一轴向区段和位于该第一区段下游的台阶区段。

所述扩散器设备可进一步包括与所述内壁的台阶区段相关联的第二稳定结构，以使位于所述内壁的台阶区段下游的分离气体回流区稳定。

在一个实施例中，所述第二稳定结构可包括邻近所述内壁的台阶区段定位的穿孔板，以使位于所述内壁的台阶区段下游的所述分离气体回流区稳定。

在另一实施例中，所述第二稳定结构可包括与所述内壁的台阶区段相关联的至少一个赫尔姆霍茨阻尼器，以使位于所述内壁的台阶区段下游的所述分离气体回流区稳定。

根据本发明的第二方面，提供了一种涡轮机中的扩散器设备，该扩散器设备包括扩散器结构和稳定结构。所述扩散器结构可具有内、外壁，该内、外壁限定了气体流动和扩散所通过的流动通道，使得随着气体运动通过该通道时，动能减小且压力增大。所述内壁可具有第一轴向区段和位于该第一区段下游的台阶区段。所述稳定结构可与所述台阶区段相关联，以使位于所述台阶区段下游的分离气体回流区稳定。

附图说明

图1为包括根据本发明第一实施例构造的扩散器设备的燃气涡轮发动机的示意横截面图。

图2为包括根据本发明第二实施例构造的扩散器设备的燃气涡轮发动机的示意横截面图。

图3为包括根据本发明第三实施例构造的扩散器设备的燃气涡轮发动机的示意横截面图。

图4为包括根据本发明第四实施例构造的扩散器设备的燃气涡轮发动机的示意横截面图。

具体实施方式

在下文中描述了根据本发明构造的用于涡轮机的扩散器设备的各实施例。参见图1，涡轮机10可包括可燃气体涡轮发动机，其包括外部壳体11、压缩器（未示出）、燃烧室（未示出）和涡轮12。压缩器压缩周围空气。燃烧室使压缩空气与燃料结合，并点燃混合物，从而形成限定工作气体的燃烧产物。工作气体前进到涡轮12。涡轮12内有一系列成排的固定轮叶14和旋转叶片16。成排的轮叶和叶片中的每一对被称为一级。涡轮12中的最后级12A图示在图1中。旋转叶片16被联接到轴盘组件18。随着工作气体通过涡轮膨胀，工作气体使叶片16，并由此使轴盘组件18旋转。轴盘组件18的轴或转子18A被安装为在轴承19（例如轴颈轴承）内旋转。轴承19被安装到固定轴承壳19A，该轴承壳19A又通过多个支杆60安装到外部壳体。

根据图1中图示的本发明的第一实施例，扩散器设备20定位于涡轮最后级12A的下游。扩散器设备20包括扩散器结构30以及第一和第二稳定结构40和50。扩散器结构30包括内壁32和外壁34，该内、外壁32、34限定了来自涡轮12的废气G流动和扩散所通过的流动通道36。随着气体G在扩散器结构30中扩散，其动能在气体G的压力增大的同时减少。

外壁34包括第一和第二轴向区段34A和34B，以及结合第一和第二轴向区段34A和34B的台阶区段34C。第一轴向区段34A可向外扩展，第二轴向区段34B具有的内径基本上大于第一区段34A的内径。内壁32可包括第一轴向区段32A和位于第一区段32A下游的台阶区段32B。扩散器结构30具有类似于已知“突括式扩散器（dump diffuser）”的形状。只有扩散器结构30的上部被示意性地显示在图1中。

由于外壁的第二轴向区段34B具有的内径基本上大于外壁的第一区段34A的内径，并且第一和第二区段34A和34B之间直径的增大使得在台阶区段34C处产生较小的轴向距离，因此认为流过通道36的废气恰在外壁34的台阶区段34C下游形成第一气体回流区Z₁或涡流。第一气体回流区Z₁或涡流可在第二区段34B的内表面134B附近基本上沿圆周方向延伸。还认为，废气流可在邻近或接近气体回流区Z₁的位置与外壁的第二区段34B的内表面134B分离。在扩散器结构30的废气流已与外壁的第二区段34B的内表面134B分离的所在区域处可能发生废气的受限扩散或无扩散，从而导致扩散器结构30和涡轮12的效率降低。在缺少第一稳定结构40的情况下，认为气体回流区Z₁可能是不稳定的，即，其在涡轮12的操作期间随时间可能在尺寸上轴向地、沿圆周方向和/或径向地增大和减小（即，振荡）。气体回流区Z₁的尺寸的任何增大都可能导致在外壁的第二区段34B的内表面134B处的气流分离量的相应增大。进一步，气体回流区Z₁的尺寸的振荡消耗来自流过扩散器结构30的气体的能量，这是不利的。

第一稳定结构40包括一个或多个沿圆周方向分隔开的管40A，每个管都具有第一端40B和第二端40C，其中第一端40B延伸通过外壁的第二区段34B并定位于第一气体回流区Z₁附近，第二端40C延伸通过外壁的第一区段34A并与通道36连通。随着高速废气靠近并流经每个管40A的第二端40C，在管40A内由高速气体形成抽吸或局部真空，导致限定气体回流区Z₁的那部分废气经抽吸而通过管的第一端40B被去除，以减少流场，并由此稳定，即在涡轮12的操作期间减小了气体回流区Z₁的尺寸和/或限制了气体回流区Z₁的尺寸在轴向、沿圆周方向和/或径向上的变化。管40A中的一个或多个管的第二端40C可定位于相应支杆60的下游侧60A附近，以使从第一回流区Z₁去除的废气可沉积在支杆60的尾流区中。

认为流过通道36的废气将在内壁32的台阶区段32B下游生成第二气体回流区Z₂或涡流。在缺少第二稳定结构50的情况下，认为第二气体回流区Z₂可能是不稳定的，即，其在涡轮12的操作期间随时间可能在尺寸上轴向地、沿圆周方向和/或径向地增大和减小。第二气体回流区Z₂的尺寸的任何振荡和/或增大都可能导致流过通道36的废气G内的能量损失，由此降低扩散器结构30的性能，即，扩散器结构30内的最大压力的增大被减小或限制。随着扩散器结构性能下降，涡轮12的效率也下降。

第二稳定结构50包括一个或多个管50A，每个管都具有第一端50B和第二端50C，其中第一端50B延伸通过内壁的台阶区段32B并定位于第二气体回流区Z₂附近，第二端50C延伸通过内壁的第一轴向区段32A并与通道36连通。随着高速废气靠近并流经每个管50A的第二端50C，在管50A内由高速气体形成抽吸或局部真空，从而导致限定第二气体回流区Z₂的那部分废气经抽吸而通过管的第一端50B被去除，以减少流场，并由此稳定，即在涡轮12的操作期间减小了第二气体回流区Z₂的尺寸和/或限制第二气体回流区Z₂的尺寸在轴向、沿圆周方向和/或径向上的变化。管50A中的一个或多个管的第二端50C可定位于相应支杆60的下游侧60A附近，以使从第二回流区Z₂去除的废气可沉积在支杆60的尾流区中。

根据图2中图示的本发明的第二实施例，扩散器设备200定位于涡轮最后级12A的下游。扩散器设备200包括扩散器结构220以及第一、第二和第三稳定结构230、240和250。扩散器结构220包括内壁222和外壁224，内、外壁222、224限定了来自涡轮12的废气流动和扩散所通过的流动通道236。随着气体在扩散器结构220中扩散，其动能在气体压力增大的同时减少。外壁224包括第一轴向区段224A和第二轴向区段224B、以及结合第一和第二轴向区段224A和224B的第三台阶区段224C。第二轴向区段224B具有的内径基本上大于第一区段224A的内径。

注意到，在涡轮外壁12B的端部12A与外壁224的第一轴向区段224A之间限定有台阶区段212A。

内壁222可包括第一轴向区段222A和位于第一区段222A下游的台阶区段222B。只有扩散器结构220的上部示意性地显示在图2中。

由于在涡轮外壁12B的端部12A与外壁224的第一轴向区段224A之间提供有台阶区段212A，因此认为流过通道236的废气恰在台阶区段212A下游形成第一气体回流区Z₁或涡流。进一步，由于外壁的第二轴向区段224B具有的内径基本上大于外壁的第一区段224A的内径，并且第一和第二区段224A和224B之间直径的增大在台阶区段224C处产生了较小的轴向距离，因此认为流过通道236的废气恰在外壁224的台阶区段224C下游形成第二气体回流区Z₂或涡流。第一气体回流区Z₁或涡流可在第一区段224A的内表面324A附近基本上沿圆周方向延伸，而第二气体回流区Z₂或涡流可在第二区段224B的内表面324B附近基本上沿圆周方向延伸

废气流可在邻近或接近气体回流区Z₁和Z₂的位置处与外壁的第一和第二区段224A和224B的内表面324A和324B分离。在扩散器结构220中废气流已与外壁的第一和第二区段224A和224B的内表面324A和324B分离的所在区域中可发生废气的受限扩散或无扩散，从而导致扩散器结构220以及涡轮12的效率降低。进一步，由于第一和第二气体回流区Z₁和Z₂内的气体的循环流动，在废气流内可能发生能量损失，这可能进一步降低扩散器结构220的性能。在缺少第一和第二稳定结构230和240的情况下，认为气体回流区Z₁和Z₂可能是不稳定的，即，其在涡轮12的操作期间随时间可能在尺寸上轴向地、沿圆周方向和/或径向地增大和减小。气体回流区Z₁和Z₂的尺寸的任何振荡和/或增大都可能导致在外壁的第一和第二区段224A和224B的内表面324A和324B处的气流分离量的相应增大，同时在废气流中有伴随的能量损失。

第一稳定结构230包括从外壁的第一区段224A的内表面324A径向且围绕该内表面324A沿圆周方向延伸的穿孔板或栅格232。板232中的开口或穿孔可具有的径向尺寸为台阶区段212A的径向高度H₁的大约5%到大约30%。限定第一回流区Z₁的废气穿过穿孔板232，该穿孔板232被认为起到类似于流动均衡器的作用，以抑制限定第一回流区Z₁或流场的流动结构。也就是，第一区Z₁的高速第一流动结构使其速度由板或栅格232减小，而第一区Z₁的低速第二流动结构使其速度减小得更少。因而，先前构成第一回流区Z₁的第一和第二流动结构限定了更为均匀的组合流场。

板232优选轴向定位于距台阶区段212A下游的距离L₁处，其中距离L₁可近似等于台阶区段212A的径向高度H₁的大约2到大约4倍。可替代地，设想可提供适当的计算机流体动力学仿真软件，用于沿着外壁的第一区段224A的内表面324A将穿孔板定位在优选位置，以使第一回流区Z₁的稳定最大化。板232的优选径向长度同样可通过计算机流体动力学仿真软件进行确定。

第二稳定结构240包括从外壁的第二区段224B的内表面324B径向且围绕该内表面324B沿圆周方向延伸的穿孔板或栅格242。板242中的开口或穿孔可具有的径向尺寸为台阶区段224C的径向高度H₂的大约5%到大约30%。认为在内表面324B附近循环并限定第二回流区Z₂的废气穿过穿孔板242，该穿孔板242被认为起到类似于流动均衡器的作用，以抑制限定第二回流区Z₂或流场的流动结构。也就是，第二区Z₂的高速第一流动结构使其速度由板或栅格242减小，而第二区Z₂的低速第二流动结构使其速度减小得更少。因而，先前构成第二回流区Z₂的第一和第二流动结构限定更为均匀的组合流场。

板242优选轴向位于距台阶区段224C下游的距离L₂处，其中距离L₂可近似等于台阶区段224C的径向高度H₂的大约2到大约4倍。可替代地，设想可提供适当的计算机流体动力学仿真软件，用于沿着外壁的第二区段224B的内表面324B将穿孔板定位在优选位置处，以使第二回流区Z₂的稳定最大化。板242的优选径向长度同样可通过计算机流体动力学仿真软件进行确定。

认为流过通道236的废气将在内壁222的台阶区段222B下游生成第三气体回流区Z₃或涡流。在缺少第三稳定结构250的情况下，认为第三气体回流区Z₃可能是不稳定的，即，其在涡轮12的操作期间随时间可能在尺寸上轴向地、沿圆周方向和/或径向地增大和减小。第三气体回流区Z₃的尺寸的任何振荡和/或增大都可能导致流过通道236的废气内的能量损失，由此降低扩散器结构220的性能，即，扩散器结构220内的最大压力的增大被减小或限制。随着扩散器结构的性能下降，涡轮12的效率也下降。

第三稳定结构250包括第一和第二赫尔姆霍茨阻尼器250A和250B，每一个都延伸通过内壁的台阶区段222B并定位于第三气体回流区Z₃附近。设想可提供一个或在大约3到20个之间的赫尔姆霍茨阻尼器。每个赫尔姆霍茨阻尼器250A和250B都可包括盒状的共振腔，该共振腔通过从该共振腔轴向延伸到通道236的阻尼管与通道236连通。废气穿过阻尼管并进入到第一赫尔姆霍茨阻尼器250A的共振腔，在对应于阻尼器250A的共振腔尺寸的共振频率下或该共振频率附近的废气压力振荡或振动在该共振腔中被减小。同样，废气穿过阻尼管并进入到第二赫尔姆霍茨阻尼器250B的共振腔，在对应于阻尼器250B的共振腔尺寸的共振频率下或该共振频率附近的废气压力振荡或振动在该共振腔中被减小。因而，第一阻尼器250A的共振腔的尺寸可不同于第二阻尼器250B的共振腔，从而在与第二阻尼器250B抑制的不同频率下抑制压力振荡。相应地，通过选择具有适当共振腔尺寸的赫尔姆霍茨阻尼器能够减少所需频率下的压力振荡。赫尔姆霍茨阻尼器250A和250B用于减少限定了第三气体回流区Z₃的废气的至少一部分的能量，并由此稳定，即在涡轮12的操作期间减少第三气体回流区Z₃的尺寸和/或限制第三气体回流区Z₃的尺寸在轴向、沿圆周方向和/或径向上的变化。

还设想可提供一个或多个赫尔姆霍茨阻尼器，其延伸通过外壁224的台阶区段224C并替代穿孔板242使用，以在涡轮12的操作期间减少第二气体回流区Z₂的尺寸和/或限制第二气体回流区Z₂的尺寸在轴向、沿圆周方向和/或径向上的变化。

根据图3中图示的本发明的第三实施例，扩散器设备400定位于涡轮最后级12A的下游。扩散器设备400包括扩散器结构420以及第一稳定结构430和第二稳定结构440。扩散器结构420包括内422和外壁424，该内、外壁422、424限定来自涡轮12的废气流动和扩散所通过的流动通道436。随着气体在扩散器结构420中扩散，其动能在气体压力增大的同时减少。外壁424包括第一轴向区段424A和第二轴向区段424B，以及结合第一和第二轴向区段424A和424B的第三台阶区段424C。第二轴向区段424B具有的内径基本上大于第一区段424A的内径。内壁422可包括第一轴向区段422A和位于该第一区段422A下游的台阶区段422B。

由于外壁的第二轴向区段424B具有的内径基本上大于外壁的第一区段424A的内径，并且第一和第二区段424A和424B之间直径的增大在第三区段424C处产生了较小的轴向距离，所以认为流过通道236的废气恰在外壁424的台阶区段424C下游形成第一气体回流区Z₁或涡流。第一气体回流区Z₁或涡流可在第二区段424B的内表面524B附近基本上沿圆周方向延伸。还认为废气流可在邻近或接近气体回流区Z₁的位置处与外壁的第二区段424B的内表面524B分离。在扩散器结构420中废气流已与外壁的第二区段424B的内表面524B分离的所在区域内可发生废气的受限扩散或无扩散，导致涡轮12的效率降低。在缺少第一稳定结构430的情况下，认为气体回流区Z₁可能是不稳定的，即，其在涡轮12的操作期间随时间可能在尺寸上轴向地、沿圆周方向和/或径向地增大和减小。气体回流区Z₁的尺寸的任何增大都可能导致在外壁的第二区段424B的内表面524B处的气流分离量的相应增大。

第一稳定结构430包括从外壁的第二区段424B的内表面524B径向且围绕该内表面524B沿圆周方向延伸的穿孔板或栅格432。板432中的开口或穿孔可具有的径向尺寸为台阶区段424C的径向高度的大约5%到大约30%。在内表面524B附近循环并限定第一回流区Z₁的废气穿过穿孔板432，该穿孔板432被认为起到类似于流动均衡器的作用，以抑制限定了第一回流区Z₁或流场的流动结构。也就是，第一区Z₁的高速第一流动结构使其速度通过板或栅格432减小，而第一区Z₁的低速第二流动结构使其速度减小得更少。因而，先前构成第一回流区Z₁的第一和第二流动结构限定了更为均匀的组合流场。

板432优选轴向定位于距台阶区段424C下游的一定距离处，其中该距离可近似等于台阶区段424C的径向高度的大约2倍到大约4倍。可替代地，设想可提供适当的计算机流体动力学仿真软件，用于沿着外壁的第二区段424B的内表面524B将穿孔板定位在优选位置，以使第二回流区Z₁的稳定最大化。板432的优选径向长度同样可通过计算机流体动力学仿真软件进行确定。

认为流过通道436的废气恰在内壁422的台阶区段422B下游生成第二气体回流区Z₂或涡流。在缺少第二稳定结构440的情况下，认为第二气体回流区Z₂可能是不稳定的，即，其在涡轮12的操作期间随时间可能在尺寸上轴向地、沿圆周方向和/或径向地增大和减小。第二气体回流区Z₂的尺寸的任何增大都可能导致流过通道436的废气内的能量损失，由此降低扩散器结构420的性能，即，扩散器结构420内的最大压力的增大被减小或限制。随着扩散器结构性能下降，涡轮12的效率也下降。

第二稳定结构440可包括从内壁422的台阶区段422B径向向外延伸的穿孔板或栅格442。在所示实施例中，板442具有Ｕ形的横截面，如图３所示，但还可具有矩形、三角形或其他相似的横截面形状。板442中的开口或穿孔可具有的径向尺寸为台阶区段422B的径向高度H₁的大约5%到大约30%，参见图3。限定第二回流区Z₂的废气穿过穿孔板442，该穿孔板442被认为起到类似于流动均衡器的作用，以抑制限定第二回流区Z₂或流场的流动结构。也就是，第二区Z₂的高速第一流动结构使其速度通过板或栅格442减小，而第二区Z₂的低速第二流动结构使其速度减小得更少。因而，先前构成第二回流区Z₂的第一和第二流动结构限定更为均匀的组合流场。

根据图4中图示的本发明的第四实施例，扩散器设备600定位于涡轮最后级12A的下游。扩散器设备600包括扩散器结构620以及第一稳定结构630。扩散器结构620包括内壁622和外壁624，该内、外壁622、624限定了来自涡轮12的废气流动和扩散所通过的流动通道636。随着气体在扩散器结构620中扩散，其动能在气体压力增大的同时减少。外壁424沿着远离涡轮12的方向逐渐向外发散，而且不是台阶状。内壁622可包括第一轴向区段622A和位于该第一区段622A下游的台阶区段622B。

认为流过通道636的废气恰在内壁622的台阶区段622B下游形成第一气体回流区Z₁或涡流。在缺少第一稳定结构630的情况下，认为第一气体回流区Z₁可能是不稳定的，即，其在涡轮12的操作期间随时间可能在尺寸上轴向地、沿圆周方向和/或径向地增大和减小。第一气体回流区Z₁的尺寸的任何增大都可能导致流过通道636的废气内的能量损失，由此降低扩散器结构620的性能，即，扩散器结构620内的最大压力的增大被减小或限制。随着扩散器结构性能下降，涡轮12的效率也下降。

第二稳定结构630包括从内壁622的台阶区段622B轴向向外延伸的穿孔板或栅格632。在所示实施例中，板632具有Ｕ形的横截面，如图4所示。板632中的开口或穿孔可具有的径向或轴向尺寸为台阶区段622B的径向高度H₁的大约5%到大约30%，参见图4。认为限定第一回流区Z₁的废气完全或部分地穿过穿孔板632，该穿孔板632被认为起到了类似于流动均衡器的作用，以抑制限定第一回流区Z₁或流场的流动结构。也就是，第一区Z₁的高速第一流动结构使其速度通过板或栅格632减小，而第一区Z₁的低速第二流动结构使其速度减小得更少。因而，先前构成第一回流区Z₁的第一和第二流动结构限定更为均匀的组合流场。

尽管已图示和描述了本发明的具体实施例，但在不背离本发明的精神和范围的情况下，对本领域技术人员而言，明显的是能够进行各种其他变化和改进。因此，意在所附权利要求中覆盖所有这些位于本发明范围内的变化和改进。

Claims

1.一种涡轮机中的扩散器设备，包括：

具有内、外壁的扩散器结构，所述内、外壁限定了气体流动和扩散所通过的流动通道，使得随着所述气体运动通过所述通道，所述气体中动能减小且压力增大，所述外壁具有第一和第二轴向区段以及结合所述第一和第二轴向区段的台阶区段；以及

定位于所述外壁的所述台阶区段下游的第一稳定结构，以使位于所述外壁的台阶区段下游的分离气体回流区稳定。

2.如权利要求1所述的扩散器设备，其中，所述稳定结构包括穿孔板，所述穿孔板从所述外壁径向且围绕所述外壁沿圆周方向延伸，并且定位于所述外壁的台阶区段下游，以使位于所述外壁的台阶区段下游的所述分离气体回流区稳定。

3.如权利要求1所述的扩散器设备，其中，所述稳定结构包括至少一个抽吸管，该至少一个抽吸管延伸通过所述外壁并与所述外壁的台阶区段下游的通道区域连通，使得位于所述外壁的台阶区段下游的所述分离气体回流区稳定。

4.如权利要求3所述的扩散器设备，其中，所述扩散器结构进一步包括在所述扩散器结构的所述内、外壁之间延伸的至少一个支杆，并且其中，所述至少一个抽吸管与所述至少一个支杆下游的区域连通，使得所述至少一个支杆下游的高速气体在所述至少一个抽吸管内生成抽吸。

5.根据权利要求1所述的扩散器设备，其中，所述外壁的第二轴向区段具有的内径大于所述外壁的第一轴向区段的内径。

6.根据权利要求1所述的扩散器设备，其中，所述内壁包括第一轴向区段和位于所述第一区段下游的台阶区段。

7.根据权利要求6所述的扩散器设备，进一步包括与所述内壁的台阶区段相关联的第二稳定结构，以使位于所述内壁的台阶区段下游的分离气体回流区稳定。

8.根据权利要求7所述的扩散器设备，其中，所述第二稳定结构包括邻近所述内壁的台阶区段定位的穿孔板，以使位于所述内壁的台阶区段下游的所述分离的气体回流区稳定。

9.根据权利要求7所述的扩散器设备，其中，所述第二稳定结构包括与所述内壁的台阶区段相关联的至少一个赫尔姆霍茨阻尼器，以使位于所述内壁的台阶区段下游的所述分离气体回流区稳定。

10.一种涡轮机中的扩散器设备，包括：

具有内、外壁的扩散器结构，所述内、外壁限定了气体流动和扩散所通过的流动通道，使得随着所述气体运动通过所述通道，所述气体中动能减小且压力增大，所述内壁具有第一轴向区段和位于所述第一区段下游的台阶区段；

与所述台阶区段相关联的稳定结构，以使位于所述台阶区段下游的分离气体回流区稳定。

11.根据权利要求10所述的扩散器设备，其中，所述稳定结构包括邻近所述台阶区段定位的穿孔板，以使位于所述台阶区段下游的所述分离气体回流区稳定。

12.根据权利要求11所述的扩散器设备，其中，所述稳定结构包括与所述台阶区段相关联的至少一个赫尔姆霍茨阻尼器，以使位于所述台阶区段下游的所述分离气体回流区稳定。

13.根据权利要求11所述的扩散器设备，其中，所述外壁包括第一和第二轴向区段，以及结合所述第一和第二轴向区段的台阶区段。

14.根据权利要求13所述的扩散器设备，其中，所述外壁的第二轴向区段具有的内径大于所述外壁的第一轴向区段的内径。

15.一种涡轮机中的扩散器设备，包括：

与所述外壁的所述台阶区段相关联的稳定结构，以使位于所述外壁的台阶区段下游的分离气体回流区稳定。

16.根据权利要求15所述的扩散器设备，其中，所述稳定结构包括与所述台阶区段相关联的至少一个赫尔姆霍茨阻尼器，以使位于所述台阶区段下游的所述分离气体回流区稳定。