CN102705254A - 防护罩渗漏盖 - Google Patents

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CN102705254A CN2011103727508A CN201110372750A CN102705254A CN 102705254 A CN102705254 A CN 102705254A CN 2011103727508 A CN2011103727508 A CN 2011103727508A CN 201110372750 A CN201110372750 A CN 201110372750A CN 102705254 A CN102705254 A CN 102705254A
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Abstract

本申请涉及防护罩渗漏盖。其中,提供一种通过防止漏出空气破坏定子轮叶的前缘处的设计流态来改进燃气涡轮机的压缩机部分的性能的系统和方法,其中所述漏出空气从定子轮叶组件下游的高压侧流向所述定子轮叶组件上游的低压侧。本发明在内防护罩组件的前端面设置一种盖,以防止所述漏出空气冲击所述前缘。所述盖可位于偏流器的出口通道处,其中所述偏流器安装在所述内防护罩组件的所述前端面上。

Description

防护罩渗漏盖
技术领域
本发明涉及涡轮机和轴流式压缩机,具体而言,本发明涉及一种防护罩渗漏盖,所述防护罩渗漏盖可在燃气涡轮发动机的压缩机中应用到定子轮叶的内防护罩区域。
背景技术
侧板渗漏盖可防止漏出空气直接冲击定子叶片的前缘,并防止压缩机的性能因此而下降。
一直以来,燃气涡轮发动机都用于向各种各样用于运载工具和电力生产中的机械驱动装置供能。燃气涡轮发动机的运作可概括为由三个步骤组成的程序,在所述程序中,空气在旋转式压缩机中压缩,在燃烧室中加热,并通过涡轮机膨胀。涡轮机的功率输出用于驱动压缩机和连接到驱动装置的任何机械负载。轴流式压缩机可包括多个用于承载周围的机翼的环状圆盘部件。某些圆盘部件与内部转子相连,因此是转动(转子)叶片组件,而其他圆盘部件从外壳下垂,因此是固定(转子)叶片或轮叶组件。机翼或叶片作用于进入压缩机入口的流体(空气),并提高其温度和压力,以准备将空气导向连续流燃烧系统。定子轮叶将从转动叶片组件排出的空气重新导向或扩散成针对后续的旋转叶片组件的理想方向。与压缩机排气端处的空气相比,进入压缩机入口的空气的总压力较低,这一压力差称为压缩机增压比。对于内部而言,扩散和减速会导致定子轮叶上的静压升高。
基于与特定发动机中所采用的循环的设计参数相关的一些原因,如果定子轮叶组件的排气端处的空气具有较高的静压和静温,则不易于其返回到定子轮叶组件的入口侧处的主气流中。所述空气会返回到轮叶组件入口处的相对低静压区域,此类空气称为漏出空气,会导致发动机的效率降低。因此,压缩机内的空气泄漏不仅会降低压缩机本身的效率,也会降低燃气涡轮发动机运行的整体效率。
曲径密封垫片从压缩机级的定子轮叶组件向内径向连接,且密封内部转子长期用于防止环绕定子轮叶组件的主工作流体通道周围出现漏流。尽管使用了曲径密封垫片,还是会出现某些泄漏,且此类漏出空气将,例如,从位于定子轮叶组件的下游侧的高静压区经由某个通道向位于定子轮叶组件的上游侧的较低静压区流动,所述通道位于定子轮叶组件的径向内端与连接到转子的曲径密封垫片之间。流动到定子轮叶组件的上游侧之后,漏出空气将以径向向外的方式在位于所述定子轮叶组件与相邻转子组件之间的空腔中流动。漏出空气所流经的此类径向通道倾向于降低横越压缩机的工作流体流路的空气的速度和轴向,且倾向于增加进一步导致发动机效率降低的排出空气量。
人们(第5,211,533号美国专利中的沃克(Walker)等人)已做出努力,希望使得漏出空气转向,从而回到涡轮发动机的流路中。定子轮叶组件可连接到防护罩组件,所述防护罩组件位于所述定子轮叶组件的径向内端。防护罩组件中设有戽斗,所述戽斗位于漏出空气的通道中,所述通道在正向上从定子轮叶的高静压侧横越到定子轮叶的低静压侧。泄露通道位于定子轮叶组件与转动部件之间。戽斗可拦截漏出空气,并通过向后的分速度将所述漏出空气重新导向到压缩机的气流通道中。
但是,在径向上进入流路的漏流会对喷射点附近的流体的轴向动量产生极大的负面影响。轴向动量的减少会导致机翼前缘上的负载增加,从而出现分离流和压缩机喘振。理想的情况是消除对定子轮叶的前缘的负面影响,同时维持向返回压缩流的流出空气施加的轴向分速度。
发明内容
根据本发明的第一方面,本发明提供一种用于将漏出空气导向回涡轮发动机的压缩机的主工作流体流路,以防止干扰定子轮叶的前缘处的工作流体流的系统,其中所述漏出空气从位于所述压缩机中的定子轮叶的高静压侧流向较低静压侧。所述系统包括定子轮叶、连接到所述定子轮叶的径向内端的防护罩部件、连接到所述防护罩部件的径向内端的固定密封组件,以及从所述固定密封组件径向向内的可转动密封装置,其中漏流通道形成于所述可转动密封装置与所述密封组件之间的接口处。本发明提供用于将漏出气流从定子轮叶的前缘引导回主工作流体通道,从而防止干扰主工作流体流的装置,否则所述干扰会削弱压缩机的性能。
根据本发明的另一方面,本发明提供一种系统,所述系统通过将漏出空气导向回压缩机的主工作流体流路这样的方式来保护定子轮叶的前缘免受重新导向的漏出空气的直接冲击,其中所述漏出空气从定子轮叶组件的高静压侧流向较低静压侧,且所述定子轮叶位于涡轮发动机的压缩机中。所述系统包括提供多个定子轮叶的定子轮叶组件,其中所述定子轮叶在圆周上间隔排列,且固定到发动机的固定外壳元件;从所述定子轮叶组件径向向内的转子装置,其中所述转子装置和定子轮叶组件形成漏出气流通道,所述通道从位于所述定子轮叶组件之后的较高静压腔延伸到位于定子轮叶组件之前的较低静压腔;以及用于将漏出气流从漏出气流通道导向回主工作流体通道,从而让漏出气流绕过在圆周上间隔排列的多个定子轮叶的前缘的装置。
根据本发明的另一方面,本发明提供一种用于通过防止漏出气流干扰定子轮叶的前缘处的气动流来改进燃气涡轮压缩机的性能的方法,其中所述漏出气流从位于定子轮叶后部的高静压侧流向所述定子轮叶组件的前侧。所述方法包括将位于漏出空气通道的径向内部的偏流器的径向内缘放置在定子轮叶组件的较低静压侧,拦截从定子轮叶组件的较高静压侧向较低静压侧流动的漏出空气,使之与主工作流重新汇合以及用邻近多个机翼的前缘的盖保护所述前缘免受漏出气流的损害。
附图说明
参照附图来阅读以下具体实施方式后,可更好地了解本发明的这些和其他特性、方面和优势,在附图中,类似的符号代表所有附图中类似的零件,其中:
图1示意说明燃气涡轮发动机的基本运作;
图2所示为属于传统的现有技术涡轮发动机压缩机的一部分;
图3所示为涡轮发动机压缩机的一部分,其中显示了根据本发明的一个实施例位于相邻转子叶片之间的定子轮叶组件;
图4所示为具有前盖环的定子轮叶组件的俯视剖面示意图;
图5所示为具有前盖环的定子轮叶组件的下游段剖面示意图;
图6所示为具有离散前盖元件的定子轮叶组件的俯视剖面示意图;
图7所示为具有离散前盖元件的定子轮叶组件的下游段剖面示意图;
图8所示为涡轮发动机压缩机的现有技术部分,其中显示了位于转子叶片之间的定子轮叶组件;
图9所示为根据本发明的一个实施例的偏流器盖的轴向图,所述盖安装在邻近定子轮叶的前缘的位置
图10所示为通过偏流器来将流盖元件安装到内防护罩组件的前端面的过程的示意图;
图11所示为具有偏流器盖的定子轮叶组件的一部分的等视轴示意图;以及
图12所示为一种方法的流程图,所述方法在燃气涡轮机的压缩机级中使得漏出空气绕过定子轮叶的前缘。
元件符号列表:
Figure BSA00000618409000061
具体实施方式
本发明的以下实施例具有许多优势,包括通过改进压缩机部分的性能来改进燃气涡轮机的总体性能。
本发明提供一种通过防止漏出空气破坏定子轮叶的前缘处的设计流态来改进燃气涡轮机的压缩机部分的性能的系统和方法,其中所述漏出空气从定子轮叶组件下游的高压侧流向所述定子轮叶组件上游的低压侧。本发明在内防护罩组件的前端面(或称内弧面/上游面)设置一种盖,以防止漏出空气冲击所述前缘。所述盖可位于偏流器的出口通道处,其中所述偏流器安装在所述内防护罩组件的前端面上。
图1用示意图说明燃气涡轮发动机10的基本运作。发动机10包括压缩机12、燃烧室14和涡轮机16。压缩机12包括转子20,所述转子20具有沿长度分级排列的多个转子叶片22,且与从外壳26向内延伸的定子轮叶24配合,从而形成压缩空气的轴向流动以支持在燃烧室14中的燃烧。压缩机外壳26与转子20的组合形成了通向燃烧室14的环状流路13。
在燃烧室14中产生的热燃气流21驱动涡轮机16为转动负载29和压缩机转子20供能,所述转动负载和压缩机转子通过轴28与涡轮机连接。通过涡轮机后,热燃气流21可排放到排气装置。
图2所示为传统现有技术的涡轮发动机压缩机12的一部分,其包括定子轮叶组件24,所述定子轮叶组件位于转子叶片22A和转子叶片22B之间。定子轮叶组件包括径向的内防护罩组件32。不同的密封装置组合(例如刷式密封装置30和边缘密封装置31)可连接到内防护罩组件32的径向内表面34。例如,但不限于一个或多个齿边密封装置38的密封装置可安装到转子20。内防护罩组件32也可设有较低的转动机构50,所述转动机构与上部的转动机构(未图示)一同运作,以基于燃气涡轮机的运行条件来设置定子叶片25的位置。
由转动叶片22A压缩的工作流体,例如空气,进入转子叶片22A和定子轮叶24之间的空间40,其中所述空间的静态空气压力为P1,静温为T1。此类空气具有周缘分量,且在理想情况下由定子叶片25重新导向成冲击后续转动叶片22B的理想方向。在空间41中的定子轮叶24的下游侧,所述空气的静态空气压力为P2且静温为T2。空气压力P2大于空气压力P1,且温度T2大于温度T1。空气压力P2较大以及温度T2较高的原因在于空气已经过重新导向和扩散,因此在空间41中的气流通道42中的速度较低,从而在经由压缩机向下游流动时使得温度和压力升高。
转子20和内防护罩32的径向内表面34之间的空间可通过密封装置30、32、38形成,且所述空间的间隙十分紧密。但是,所述密封并不是绝对的,可能存在从较高压力P2到较低压力P1的漏出空气通道44。此类漏出空气45随后向外径向流动,然后在大体上与工作流体流垂直的方向上重新进入工作流体流42。由之所引起的紊乱会降低压缩机和发动机的效率。
图3所示为涡轮发动机压缩机300的一部分,其中显示了根据本发明的一个实施例位于转子叶片322A与322B之间的定子轮叶组件324。定子轮叶组件324的结构布置包括具有前缘327的定子轮叶325,以及内防护罩组件332。内防护罩组件332也可设有较低的转动机构350,所述转动机构与上部的转动机构(未图示)一起运作,以基于燃气涡轮机的运行条件来设置定子叶片325的位置。内防护罩组件332用转子20的一个或多个齿边密封装置38在刷式密封装置30和边缘31之间形成限制性空气漏出通道44。或者,空气漏出通道可通过内防护罩组件332和转子20之间的其他数量和类型的密封装置进行限定。
内防护罩组件332可进一步设有前盖340,所述前盖设置在内防护罩组件332的前端面309周围。前盖340可与内防护罩组件形成一个整体,也可为根据已知方法安装到内防护罩组件的单独元件。前盖340的部件可从内防护罩组件332的前端面309的上游轴向延伸到与工作流体流42混合的漏流46中。前盖部件将优先设于在圆周方向上邻近定子叶片325的前缘327的位置,从而防止所述前缘的邻近区域受到漏出气流47的冲击。内防护罩组件332的前端面309的其他零件可不进行封盖,从而允许漏流47远离定子轮叶的前缘而沿着其前端面的未封盖区域通过。前盖340可为安装到内防护罩组件的前端面的盖环,也可为离散的盖元件,这两种类型将在下文进一步描述。
图4所示为定子轮叶组件324的俯视图,所述定子轮叶组件具有创造性前盖340的一个实施例。该部分包括三个定子轮叶325,所述定子轮叶位于内防护罩组件332的上表面306上,且具有定子节距308。前盖340可为安装在内防护罩组件332的前端面309上的盖环345(部分未图示)。盖环345可包括装有护套的部分346,所述部分位于在圆周方向上邻近定子叶片325的前缘327的位置,其中所述装有护套的部分包括增加的轴向厚度347,所述厚度在工作流体流42的上游方向上从前端面309延伸。盖环345的厚度347有助于防止前缘327受到漏流47(用箭头表示)的冲击,否则所述冲击会破坏工作流体流42的设计流动(图3)。剩余的盖环345的无防护部分348远离定子轮叶的前缘327,在所述部分上,无需设置护罩且盖环深度349相对较薄以防止对漏流进行不必要的限制。防护部分346位于内防护罩组件332的前端面309的周长上,其宽度可为约30%至约70%的定子轮叶325的节距308。此类广泛防护是可取的,因为某些定子叶片325可在轴上围绕较低转动机构50和上层转动机构(未图示)转动,这样定子叶片325的前缘327即根据压缩机的运行条件移动,且所述前缘可在转动运动的全部范围内得到理想的防护。对于固定的定子叶片,所述防护部分346可位于定子轮叶的前缘327的中心。对于可转动的定子叶片(用圆弧311表示),所述防护部分346可位于定子叶片的转动中心312的中心。
图5所示为定子轮叶组件324的一部分在工作流体流方向上的下游视图,其中显示了创造性前盖环345的一个实施例。所述部分包括用于进行说明的三个具有前缘327的定子叶片325。前盖环345在外部径向末端处可与内部防护罩组件332的顶面306交界,且所述前盖环在向内的径向方向上延伸深度351。具有增加的轴向厚度347(图4)的防护部分346可表面上位于前缘127的中心。具有限定厚度的未防护部分348可位于它们之间。沿着内防护罩组件的前端面309的漏流47在防护部分346中得到拦截,并在远离前缘的环形部分348中通过。
图6所示为定子轮叶组件的俯视剖面图,所述定子轮叶组件具有创造性离散前盖的一个实施例。图7所示为具有离散前盖的定子轮叶组件的下游剖面示意图。所述部分包括三个定子轮叶325,所述定子轮叶位于内防护罩组件332的顶部,且具有定子节距308。离散盖440位于在圆周向上邻近于每个定子轮叶325的前缘327的位置。离散盖440包括轴向厚度450,所述轴向厚度可在工作流体流42的上游方向上从内防护罩组件332的前端面309延伸。盖的厚度450有助于保护叶片325的前缘327免受漏流47的冲击,所述冲击会破坏工作流体流42围绕前缘127的设计流动(图3)。每个离散盖440的周向宽度445可为定子轮叶节距的约30%至70%,且所述盖表面上位于前缘327的中心。内防护罩组件332的前端面309的未覆盖圆周448远离定子叶片的前缘,在所述部分中,由于无需设置护罩,因此无需提供所述盖。此类广泛防护是可取的,因为定子叶片325可在轴上围绕较低转动机构50和上层转动机构(未图示)转动,这样定子叶片的前缘327即在转动运动的全部范围内移动,且应该得到理想的防护。离散盖440的多种锥形体可设置在径向方向和切线方向上,以便有助于提高漏流47围绕盖的未防护位置流动的流畅性。前盖元件的内部径向表面465可包括向内防护罩组件332的前端面309的锥尖部分。前盖440的切向表面460可向内防护罩组件332的前端面309锥化。
图8所示为涡轮发动机压缩机200的一个现有技术部分,其中显示了位于转子叶片22A和22B之间的定子轮叶组件324。定子轮叶组件324的结构布置包括具有前缘327的定子叶片325,以及内防护罩组件332。内防护罩组件332也可设有较低的转动机构50,所述转动机构与上层转动机构(未图示)一起运作,以基于燃气涡轮机的运行条件设置定子叶片325的位置。内防护罩组件332用转子20的一个或多个齿边密封装置38在刷式密封装置30和边缘31之间形成限制性空气漏出通道44。或者,空气漏出通道可通过内防护罩组件332上的其他数量和类型的密封装置进行限定。
内防护罩组件可进一步设有偏流器360(也称为分流器),以更加有效地将转子20与内防护罩组件332之间的漏流44引导回工作流体流42中。环状偏流器360安置在内防护罩组件的前端面309周围。偏流器360从上游面309偏移,从而在它们之间建立通道365。偏流器360的内部径向末端可包括形成戽斗370的下游弯曲,以收集大部分的漏流44。漏流44的已收集部分48可沿着通道365向外径向向上流动。偏流器360的外部径向末端可包括形成排放元件375的下游弯曲,所述排放元件可对泄漏添加一个下游速度分量,从而提高工作流体42/漏流48的效率。但是,该布置无法防止漏出空气冲击定子叶片325的前缘327,所述冲击会破坏设计流态并导致叶片无法达到最佳性能水平。
根据本发明的进一步实施例,可对来源于偏流器的流设置盖,以防止在排放流经偏流器的漏出空气时对定子轮叶的前缘处的工作流体的设计流动产生不利影响。
图9所示为根据本发明的一个实施例用于偏流器360的前盖550的轴向示意图,所述前盖安装在邻近定子轮叶的前缘的位置。盖550可为内防护罩组件332的前端面309的一部分,也可为内防护罩组件332的前端面与偏流器360之间的独立元件。盖550可保护定子轮叶325的前缘327免受因工作流体的流态遭到破坏而产生的损害,而所述破坏会降低轮叶性能。盖550可从内防护罩组件332的前端面309轴向向上游延伸到与工作流体流42混合的漏流48中。盖550可形成为安装在内防护罩组件的前端面上的环(参见图4、图5中的445)。盖550可包括在周向上邻近定子叶片325的前缘327的部分,其中所述部分包括增加的轴向厚度,所述厚度在工作流体流42的上游方向上延伸。具有增加的厚度的所述部分可防止前缘受到漏流的冲击。在远离定子轮叶前缘的环145的剩余圆周部分中,无需设置护罩、且环的厚度相对较薄以防止对漏流进行不必要的限制(参见图3、图4和图5)。或者,离散盖元件440(如之前在图6、图7中针对不具有偏流器的定子轮叶组件所描述)可设于偏流器360和前端面309之间。
内防护罩组件的表面的防护部分的周长可为定子轮叶节距的约30%至约70%。此类广泛防护是可取的,因为定子叶片325可在轴上围绕较低转动机构50和上层转动机构(未图示)转动,这样定子叶片325的前缘327即在旋转运动的全部范围内移动,且应该得到理想的防护。
图10所示为偏流器的创造性流盖的一个实施例的轴向示意图,其中所述偏流器位于内防护罩组件的前端面上。流盖550可与内防护罩组件332的前端面309形成为一个整体,也可以固定到所述前端面309上。流盖550与内防护罩组件332的前端面的连接可通过螺栓57或其他已知的连接方法来实现,也可以同时将偏流器360的外部径向末端连接到内防护罩组件。偏流器360的较低末端可通过螺栓56或其他已知装置直接固定到前端面309。流盖550按照之前在图4、图5、图6和图7中的描述进行布置,以针对可转动压缩机叶片的运行,或针对无法转动的叶片325的固定位置,防止定子叶片325的前缘区域327受到所述前缘327的运动范围内的逆向流态的损害。
图11所示为定子轮叶组件的一部分的等视轴示意图,其中所述定子轮叶组件具有用于涡轮发动机300的压缩机的偏流器360的盖550。定子轮叶组件324包括径向安装到定子内防护罩的定子叶片325。偏流器360轴向安装在定子轮叶组件324的前端面309的前部,从而在它们之间形成通道365。离散的流盖元件550设于在周向上靠近定子叶片325的前缘327的位置。流盖元件550的周向宽度可覆盖约30%至约70%的定子节距308(图4、图6)。流盖元件450的厚度可确定漏出气流51的通道365的厚度555,其中所述通道位于偏流器360的外部末端处。流盖元件550可通过已知的连接方法连接到防护罩的前部。偏流器360可通过流盖元件550进一步固定到内防护罩组件332的前端面309。
本发明提供一种通过防止从位于定子轮叶后部的高静压侧流向前侧的漏出气流扰乱定子轮叶的前缘处的气动流来提高燃气涡轮压缩机性能的方法。图12所示为在燃气涡轮机的压缩机级中使得漏流绕过定子轮叶的前缘的方法的流程图。步骤1000包括提供适用于安装的流盖元件,所述流盖元件的周向宽度为定子轮叶节距的约30%至约70%,或者说所述流盖元件在占据约30度至约70度的定子节距的圆周弧上覆盖所述多个定子轮叶的所述前缘。步骤1010包括确定流盖元件是否用于包括偏流器环的漏出通道。如果漏出通道包括偏流器环,则在步骤1020中将流盖元件安装在偏流器环与内防护罩组件的前端面之间的通道的出口处,邻近定子叶片的前缘。如果步骤1010中的漏出通道不包括偏流器环,则在步骤1030中将流盖元件安装在内部定子组件的前端面(即,内防护罩组件的前端面)处,其中所述前端面靠近定子叶片的前缘。在步骤1040中,需要确定定子轮叶是固定的,还是可转动的。如果定子叶片是固定的轮叶,则在步骤1050中将流盖元件的周向维度设于定子轮叶的前缘的中心。如果定子叶片是可移动的轮叶,则在步骤1060中将流盖元件置于定子叶片的前缘的旋转中心的中心。
尽管本专利申请文件描述了多种实施例,但通过说明书应了解,可在其中对各要素进行各种组合、修改或改进,且它们均属于本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种用于将从位于涡轮发动机的压缩机中的定子轮叶的高静压侧流向较低静压侧的漏出空气引导回所述压缩机的主工作流体流路中,以防止干扰所述定子轮叶的前缘处的所述工作流体流的系统,所述系统包括:
一个定子轮叶;
一个连接到所述定子轮叶的径向内端的防护罩部件;
一个连接到所述防护罩部件的所述径向内端的固定密封组件;
一个用于密封位于所述固定密封组件的径向内部的转动表面的装置,其中漏流通道形成于所述密封装置与所述固定密封组件之间的交界处;以及
一个用于将所述漏出气流引入所述压缩机的主工作流体通道中,以防止干扰所述定子轮叶的所述前缘处的所述工作流体流的装置。
2.根据权利要求1所述的用于引导漏出空气的系统,其特征在于:所述用于引导漏出气流的装置包括:一个连接到所述防护罩部件的前缘的偏流器,并具有用于捕获从所述密封装置中逸出的漏出空气的通道,从而将所述漏出空气引导回到所述主工作流体流路中,所述通道直接与所述主工作流体流路流体连通。
3.根据权利要求1所述的用于引导漏出空气的系统,其特征在于:所述用于引导漏出气流的装置进一步包括:
一个设置在所述通道后部的出口部分,用于将具有向后的速度分量的漏出空气排放到所述主工作流体通道中。
4.据权利要求3所述的用于引导漏出空气的系统,其特征在于:所述用于引导漏出气流的装置进一步包括:
一个设置在所述漏出气流通道中的盖,其中所述漏出气流通道位于所述偏流器和所述内防护罩部件之间,且在周向上邻近所述定子轮叶的所述前缘的上游。
5.根据权利要求4所述的用于引导漏出空气的系统,其特征在于:所述盖进一步设置在邻近所述偏流器与所述内防护罩部件之间的所述漏出气流通道的出口的位置。
6.根据权利要求5所述的用于引导漏出空气的系统,其特征在于:在通过所述定子轮叶的所述漏出气流通道中,所述盖的宽度为定子轮叶节距的约30%至约70%。
7.根据权利要求6所述的用于引导漏出空气的系统,其特征在于:所述盖在周向上围绕所述定子轮叶的前缘对称安置。
8.根据权利要求4所述的用于引导漏出空气的系统,其特征在于:所述盖固定地连接在所述较低防护罩组件的前缘与所述偏流器的后壁之间,从而提供用于支撑所述偏流器的装置。
9.根据权利要求8所述的用于引导漏出空气的系统,其特征在于:所述盖包括一个弧形片。
10.一种用于将从涡轮发动机的压缩机中的定子轮叶组件的高静压侧流向较低静压侧的漏出空气引导回所述压缩机的主工作流体流路中,从而防止所述定子轮叶的前缘受到所述重新导向的漏出空气的直接冲击的系统,所述系统包括:
一个包括多个定子轮叶的定子轮叶组件,其中所述定子轮叶在圆周上间隔排列,且固定到所述发动机的固定外壳元件;
一个位于所述定子轮叶组件的径向内部的转子装置,其中所述转子装置和定子轮叶组件形成漏出气流通道,所述通道从位于所述定子轮叶组件后部的较高静压腔延伸到位于所述定子轮叶组件前部的较低静压腔;以及
一个用于将所述漏出气流从所述漏出气流通道引导回主工作流体通道中,从而让所述漏出气流绕过所述多个在圆周上间隔排列的定子轮叶的前缘的装置。
11.根据权利要求10所述的用于引导漏出空气的系统,其特征在于:所述用于从所述漏出气流通道引导所述漏出气流的装置包括:
多个用于拦截漏出空气的盖,其中所述多个盖设置在所述漏出空气通道中的上游、且在周向上邻近所述多个在圆周上间隔排列的定子轮叶的所述前缘的上游。
12.根据权利要求11所述的用于引导漏出空气的系统,其特征在于:在通过所述定子轮叶的所述漏出气流通道中,所述多个盖中的每个盖均覆盖宽度为定子轮叶节距的约30%至约70%的一段圆周弧,其中所述圆周弧位于所述定子轮叶的所述前缘周围。
13.根据权利要求12所述的用于引导漏出空气的系统,其特征在于:每个盖在周向上围绕所述定子轮叶的前缘对称安置。
14.根据权利要求10所述的用于引导漏出空气的系统,其特征在于:用于从所述漏出气流通道引导所述漏出气流的所述装置包括:
一个连接到所述定子轮叶组件的前端面的偏流器,以及在两者之间形成通道以引导在定子轮叶组件下方轴向向前流动的所述漏流沿着所述定子轮叶组件的所述前端面向所述多个定子轮叶径向向外流动;
其中所述多个盖设置在所述偏流器和所述定子轮叶组件之间的所述通道的出口处,且在周向上邻近所述定子轮叶的所述前缘。
15.根据权利要求13所述的用于引导漏出空气的系统,其特征在于:所述多个盖以机械方式连接在所述偏流器与所述定子轮叶组件之间,从而在顶端支撑所述偏流器。
16.根据权利要求13所述的用于引导漏出空气的系统,其特征在于:所述多个盖设置在所述定子轮叶组件上,且在轴向上位于所述定子轮叶的所述前缘的前部。
17.一种通过防止漏出气流扰乱定子轮叶的前缘处的气动流来提高燃气涡轮压缩机性能的方法,其中所述漏出气流从位于定子轮叶后部的高静压侧流向所述定子轮叶组件的前侧,所述方法包括:
在所述定子轮叶组件的较低静压侧上将偏流器的径向内缘设置于所述漏出空气通道的径向内部;
拦截从所述定子轮叶组件的所述较高静压侧流向所述较低静压侧的所述漏出空气,使其与主工作流重新汇合;以及
通过邻近多个机翼的前缘的盖来覆盖所述前缘,以防止其与所述漏出气流接触。
18.根据权利要求17所述的用于提高燃气涡轮压缩机性能的方法,其特征在于:所述覆盖步骤包括将所述多个盖设置在相对于所述多个机翼的所述前缘进行周向定向的上游位置。
19.根据权利要求18所述的用于提高燃气涡轮压缩机性能的方法,其特征在于:所述覆盖步骤进一步包括在占据约30度至约70度的定子节距的圆周弧上覆盖所述多个定子轮叶的所述前缘。
20.根据权利要求17所述的用于提高燃气涡轮压缩机性能的方法,其特征在于:所述覆盖步骤进一步包括将所述盖设于所述偏流器和所述定予轮叶组件之间的所述通道的出口处。
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