CN102221002B - 用于提供分离装置改善恢复压缩机排气壳体的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于提供分离装置改善恢复压缩机排气壳体的方法及系统。具体而言，一种压缩机组件包括：压缩机排气壳体(CDC)(114)，其包括大致轴向地沿CDC的至少一部分延伸的环形壁(142)，该CDC构造成用以收容第一燃烧器和第二燃烧器；以及分离装置(148)，其从环形壁延伸处在第一燃烧器与第二燃烧器之间，该分离装置包括构造成用以将流体朝第一燃烧器引导的第一表面(154)和构造成用以将流体朝第二燃烧器引导的第二表面(158)。

Description

用于提供分离装置改善恢复压缩机排气壳体的方法及系统
技术领域
本文所公开的主题主要涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及包括带有分离装置(splitter)的压缩机组件的燃气涡轮发动机。
背景技术
至少一些公知的燃气涡轮发动机经由压缩机组件，且更具体而言是经由围住燃烧器阵列的压缩机排气壳体(CDC)引导空气。当经由CDC引导空气时，空气在相邻的燃烧器之间压缩，且涡流沿CDC的子午平面形成。空气的压缩产生局部加速和微弱的扩散空气流，这会导致低压恢复。因此，期望有一种用于经由压缩机组件引导空气的更为有效的方法和/或系统。
发明内容
一方面，提供了一种用于组装燃气涡轮发动机的方法。该方法包括提供压缩机排气壳体(CDC)，该壳体包括大致轴向地沿CDC的至少一部分延伸的环形壁。CDC联接到燃烧器壳体上，使得第一燃烧器和第二燃烧器收容在环形壁内。分离装置从环形壁延伸，位于第一燃烧器与第二燃烧器之间。分离装置包括构造成用以朝第一燃烧器引导流体的第一表面，以及构造成用以朝第二燃烧器引导流体的第二表面。
另一方面，提供了一种结合燃气涡轮发动机使用的压缩机组件。该压缩机组件包括压缩机排气壳体(CDC)，该壳体包括大致轴向地沿CDC的至少一部分延伸的环形壁。CDC构造成用以收容第一燃烧器和第二燃烧器。分离装置从环形壁延伸，位于第一燃烧器与第二燃烧器之间。分离装置包括构造成用以朝第一燃烧器引导流体的第一表面，以及构造成用以朝第二燃烧器引导流体的第二表面。
又一方面，提供了一种燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机包括第一燃烧器、第二燃烧器、压缩机排气壳体(CDC)，以及分离装置。CDC包括大致轴向地沿CDC的至少一部分延伸的环形壁。CDC收容第一燃烧器和第二燃烧器。分离装置从环形壁延伸，位于第一燃烧器与第二燃烧器之间。分离装置包括构造成用以朝第一燃烧器引导流体的第一表面，以及构造成用以朝第二燃烧器引导流体的第二表面。
附图说明
图1为示例性燃气涡轮发动机的侧透视图；
图2为可结合图1中所示的燃气涡轮发动机使用的示例性燃烧器的侧透视图；
图3为可结合图1中所示的燃气涡轮发动机使用的示例性压缩机排气壳体(CDC)的侧透视图；以及
图4为图3中所示的CDC的端透视图。
零件清单
100燃气涡轮发动机
102压缩机
104燃烧器组件
106多个燃烧器
108涡轮
110旋转轴
112扩散器
114压缩机排气壳体(CDC)
116压缩机排气仓室(plenum)
118燃烧器壳体
120紧固件
122燃料喷嘴组件
124燃烧器衬套
126燃烧室
128过渡件组件
130环形通路
132内壁
134外壁
136引导腔
138涡轮喷嘴
140多个开口
140开口
142壁
144第一燃烧器表面
146第二燃烧器表面
148分离装置
150内表面
152距离
154第一表面
156距离
158第二表面
160角
162顶点
具体实施方式
本文所述的方法和系统通过使流体涡流围绕燃气涡轮发动机的纵轴线大致对准而有助于改善压缩机排气壳体(CDC)的压力恢复。
如本文所用，用语″轴向″和″轴向地″是指大致平行于燃气涡轮发动机纵轴线延伸的方向和定向。此外，用语″径向″和″径向地″是指大致垂直于燃气涡轮发动机纵轴线延伸的方向和定向。
图1为示例性燃气涡轮发动机100的侧透视图。在示例性实施例中，燃气涡轮发动机100包括压缩机102、含有多个燃烧器106的燃烧器组件104，以及涡轮108，它们成串流布置。燃烧器106以围绕轴110延伸的环形阵列间隔开，该轴110在压缩机102与涡轮108之间延伸，且可旋转地联接压缩机102和涡轮108。
图2为一个燃烧器106的侧透视图。在示例性实施例中，压缩机102包括限定于其中的扩散器112。此外，在示例性实施例中，压缩机102包括压缩机排气壳体(CDC)114，该壳体114包括限定于其中的压缩机排气仓室116。
在示例性实施例中，燃烧器组件104包括燃烧器壳体118，该燃烧器壳体118通过紧固件120联接到CDC 114上。在示例性实施例中，燃烧器壳体118围绕燃烧器组件104延伸，且收容燃烧器衬套124以及多个燃料喷嘴组件122，其中，燃烧器衬套124包括限定于其中的燃烧室126。
在示例性实施例中，燃烧器组件104还包括过渡件组件128。更具体而言，在示例性实施例中，CDC 114收容过渡件组件128，该过渡件组件128限定在过渡件组件128的内壁132与外壁134之间延伸的环形通路130。内壁132包括限定于其中的引导腔136。在一个实施例中，内壁132可称为过渡件，而外壁134可称为冲击套筒。
在示例性实施例中，内壁132将燃烧室126中所产生的燃烧气体向下游引向涡轮喷嘴138。在示例性实施例中，外壁134包括限定于其中的多个开口140。
在操作期间，涡轮108通过轴110驱动压缩机102。当压缩机102旋转时，空气随着经由该压缩机向下游流动而受到压缩。从压缩机102排出的压缩空气引向燃烧器106，在其中，压缩的空气与燃料相混合，且经点燃而产生燃烧气体。更具体而言，在示例性实施例中，如相关箭头所示，压缩机102经由扩散器112和压缩机排气仓室116朝燃烧器106排放压缩空气。更具体而言，在示例性实施例中，压缩空气经由压缩机排气仓室116排放，且经由开口140进入环形通路130中。
进入环形通路130的压缩空气引入到燃料喷嘴组件122中，在其中，压缩空气与燃料相混合。该混合物在燃烧室126内点燃以产生燃烧气体。燃烧气体从燃烧室126经由引导腔136且朝向涡轮喷嘴138排放。涡轮108将燃烧气体的气体热能转换成用于使轴110旋转的机械旋转能。
图3为CDC 114的侧透视图，而图4为CDC 114的端透视图。在示例性实施例中，CDC 114包括壁142，该壁142大致轴向地沿CDC114的至少一部分延伸。此外，在示例性实施例中，壁142通过紧固件120联接到燃烧器壳体118上。壁142和燃烧器壳体118收容燃烧器106，且更具体而言，将多个过渡件组件128收容于其中。更具体而言，在示例性实施例中，燃烧器壳体118收容第一燃烧器表面144和第二燃烧器表面146。在一个实施例中，燃烧器表面144和146可称为冲击套筒。
在示例性实施例中，从壁142延伸的分离装置148有助于改善CDC 114的压力恢复。更具体而言，分离装置148从壁142的内表面150沿径向向内延伸。此外，在示例性实施例中，分离装置148在两个相邻的过渡件组件128(例如，第一燃烧器表面144和第二燃烧器表面146)之间大致沿周向延伸。更具体而言，在示例性实施例中，分离装置148与第一燃烧器表面144和第二燃烧器表面146大致等距地定位和/或间隔开，使得从第一表面154上的点到第一燃烧器表面144上的点的距离152大致等于从第二表面158上的对应点至第二燃烧器表面146上的对应点的距离156。作为备选，分离装置148可定位在CDC114内的能如本文所述那样形成期望的空气流的任何位置。
在示例性实施例中，第一表面154和第二表面158形成为以便各自均为大致凹入的。作为备选，第一表面154和/或第二表面158可形成为具有能够形成期望的空气流的任何形状。例如，在示例性实施例中，第二表面158以角160从第一表面154移位，使得第一表面154定向为用以朝向第一燃烧器表面144引导流体，以及第二表面158定向为用以朝向第二燃烧器表面146引导流体。在示例性实施例中，第一表面154和第二表面158与壁142一体地形成。作为备选，分离装置148可包括联接到壁142上的联接表面(未示出)。
第一表面154和第二表面158大致轴向地沿CDC 114的至少一部分延伸。在示例性实施例中，第一表面154在顶点162处联接到第二表面158上，该顶点162轴向地沿CDC 114的一部分延伸。作为备选，第一表面154和/或第二表面158可联接到在第一表面154与第二表面158之间延伸的表面(未示出)上。在示例性实施例中，第一表面154以相对于第二表面158成镜像关系定向，使得第一表面154和第二表面158关于顶点162大致对称。作为备选，第一表面154和/或第二表面158可以按能够形成期望的空气流的任何非对称定向来定向。
在操作期间，压缩空气引导穿过压缩机排气仓室116。分离装置148重新引导压缩机排气仓室116内的部分空气流，以有助于加强围绕燃气涡轮发动机100轴线的循环。更具体而言，在示例性实施例中，第一表面154朝第一燃烧器表面144引导第一空气流，而第二表面158朝第二燃烧器表面146引导第二空气流。在示例性实施例中，第一空气流围绕纵轴线沿反时针方向循环，而第二空气流围绕纵轴线沿顺时针方向循环。第一空气流和第二空气流的分离有助于减小燃烧器表面144和146之间的空气流的交叉连通。
上文详细描述了压缩机排气壳体和用于组装该压缩机排气壳体的方法的示例性实施例。该方法和系统不限于本文所述的特定实施例，而相反，该方法和系统的组成部分可与本文所述的其它构件独立和分开地使用。例如，本文所述的方法和系统可具有其它工业应用和/或消费者应用，且不限于结合如本文所述的燃气涡轮发动机来实施。确切而言，本发明可结合许多其它行业予以施行和使用。
如本文所用，以单数形式记载且冠以用词″一″或″一个″的元件或步骤应当理解为未排除复数个所述元件或步骤，除非明确地声明此种排除。此外，参看本发明的″一个实施例″并非意图解释为排除了也结合有所述特征的其它实施例的存在。此外，除非明确地相反声明，则″包括″、″包含″或″具有″带特定性能的元件或多个元件的实施例可包括不具有该性能的附加的此类元件。
本书面说明使用了包括最佳模式的实例来公开本发明，且还使本领域普通技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何所结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域普通技术人员所构思出的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的书面语言并无不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的书面语言无实质差异的同等结构元件，则认为这些实例处在权利要求的范围之内。

Claims (18)

1.一种用于操作燃气涡轮发动机的方法，所述方法包括：
提供压缩机排气壳体CDC，所述壳体包括大致轴向地沿所述CDC的至少一部分延伸的环形壁；
将所述CDC联接到燃烧器壳体上，使得第一燃烧器和第二燃烧器收容在所述环形壁内；以及
使分离装置从所述环形壁在第一燃烧器与第二燃烧器之间延伸，其中，所述分离装置包括构造成用以朝所述第一燃烧器引导流体的第一表面，以及构造成用以朝所述第二燃烧器引导流体的第二表面；其中所述第一表面和所述第二表面沿轴向和周向延伸，以将流体引导至对应的第一燃烧器和第二燃烧器周围的流体中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使分离装置延伸还包括使所述分离装置与所述第一燃烧器和所述第二燃烧器大致等距地间隔开。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使分离装置延伸还包括使所述第一表面和所述第二表面中的至少一个形成为具有大致凹入的形状。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使分离装置延伸还包括与所述环形壁的内表面一体地形成所述分离装置，使得所述分离装置从所述环形壁沿径向向内延伸。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使分离装置延伸还包括在顶点处将所述第一表面联接到所述第二表面上，所述顶点大致轴向地沿所述CDC的至少一部分延伸。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使分离装置延伸还包括将所述第一表面定位成与所述第二表面大致对称。
7.一种压缩机组件，包括：
压缩机排气壳体CDC，其包括与燃烧器壳体联接的环形壁，该环形壁大致轴向地沿所述CDC的至少一部分延伸，所述CDC构造成用以收容第一燃烧器和第二燃烧器；以及
分离装置，其从所述环形壁径向向内延伸于所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间，所述分离装置包括构造成用以朝所述第一燃烧器引导流体的第一表面和构造成用以朝所述第二燃烧器引导流体的第二表面，其中所述第一表面和所述第二表面沿轴向和周向延伸，以将流体引导至对应的第一燃烧器和第二燃烧器周围的流体中。
8.根据权利要求7所述的压缩机组件，其特征在于，所述分离装置定位成与所述第一燃烧器和所述第二燃烧器大致等距。
9.根据权利要求7所述的压缩机组件，其特征在于，所述第一表面和所述第二表面中的至少一个具有大致凹入的形状。
10.根据权利要求7所述的压缩机组件，其特征在于，所述分离装置与所述环形壁一体地形成，使得所述分离装置从所述环形壁沿径向向内延伸。
11.根据权利要求7所述的压缩机组件，其特征在于，所述第一表面在顶点处联接到所述第二表面上，所述顶点大致轴向地沿所述CDC的至少一部分延伸。
12.根据权利要求7所述的压缩机组件，其特征在于，所述第一表面与所述第二表面大致对称。
13.一种燃气涡轮发动机，包括：
第一燃烧器；
第二燃烧器；
压缩机排气壳体CDC，其包括与燃烧器壳体联接的环形壁，所述环形壁大致轴向地沿所述CDC的至少一部分延伸，所述CDC收容所述第一燃烧器和所述第二燃烧器；以及
分离装置，其从所述环形壁径向向内延伸于所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间，所述分离装置包括构造成用以朝所述第一燃烧器引导流体的第一表面和构造成用以朝所述第二燃烧器引导流体的第二表面，其中所述第一表面和所述第二表面沿轴向和周向延伸，以将流体引导至对应的第一燃烧器和第二燃烧器周围的流体中。
14.根据权利要求13所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述分离装置定位成与所述第一燃烧器和所述第二燃烧器大致等距。
15.根据权利要求13所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一表面和所述第二表面中的至少一个具有大致凹入的形状。
16.根据权利要求13所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述分离装置与所述环形壁一体地形成，使得所述分离装置从所述环形壁沿径向向内延伸。
17.根据权利要求13所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一表面在顶点处联接到所述第二表面上，所述顶点大致轴向地沿所述CDC的至少一部分延伸。
18.根据权利要求13所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一表面与所述第二表面大致对称。
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