CN103195572A - 涡轮扩散器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡轮扩散器。本发明提供用于燃气涡轮的扩散器。扩散器可包括毂、从毂延伸的若干支柱，以及从毂延伸的若干翼型件。

Description

涡轮扩散器
技术领域
本申请和产生的专利大体涉及燃气涡轮发动机，并且更具体而言，涉及具有在部分负载运行等期间减少涡流(swirl)和流分离的翼型件布置的涡轮扩散器。
背景技术
燃气涡轮发动机等典型地包括在涡轮的最后一级的下游的扩散器。大体上描述，扩散器将离开最后一级的热流气体的动能转换成呈提高的静压力的形式的势能。扩散器将热流气体引导通过面积沿流向持续增大的壳体。扩散器大体包括若干支柱，支柱安装到毂上，并且被壳体包围。其它构造可能也是已知的。
在部分负载运行期间，轮叶离开切向流角度(涡流)可增加，并且可导致在支柱和扩散器的毂上的流分离。流分离和涡流的增加可减少扩散器静压力的恢复。这种减少可对总燃气涡轮发动机性能和效率有影响。
因而存在对改进的燃气涡轮发动机扩散器设计的期望。这种改进的设计优选地可限制流分离和涡流，以便改进总性能和效率。
发明内容
本申请和产生的专利因而提供一种用于燃气涡轮的扩散器。扩散器可包括毂、从毂延伸的若干支柱，以及从毂延伸的若干翼型件。
本申请和产生的专利进一步提供一种用于燃气涡轮的扩散器。扩散器可包括：毂；从毂延伸的若干支柱；若干翼型件，其从毂延伸，使得翼型件中的一个定位一对支柱之间；以及壳体。
本申请和产生的专利进一步提供了一种用于燃气涡轮的扩散器。扩散器可包括毂、从毂延伸的若干支柱和从毂延伸的若干翼型件。翼型件可具有若干构造。
在审阅结合若干附图和所附权利要求得到的以下详细描述之后，对于本领域的普通技术人员，本申请和产生的专利的这些和其它特征和改进将变得显而易见。
附图说明
图1是燃气涡轮发动机的示意图，其显示压缩机、燃烧器、涡轮和扩散器。
图2是可在本文中描述的扩散器的一部分的局部透视图。
图3是图2的扩散器的一部分的平面图。
图4是可在本文中描述的扩散器的备选实施例的一部分的平面图。
图5是可在本文中描述的扩散器的备选实施例的一部分的平面图。
图6是可在本文中描述的扩散器的备选实施例的一部分的平面图。
图7是可在本文中描述的扩散器的备选实施例的一部分的平面图。
图8是可在本文中描述的扩散器的备选实施例的一部分的平面图。
图9是可在本文中描述的扩散器的备选实施例的一部分的平面图。
部件列表：
10燃气涡轮发动机
15压缩机
20空气流
25燃烧器
30燃料流
35燃烧气体流
40涡轮
45轴
50负载
55扩散器
60支柱
65毂
70壳体
100扩散器
110支柱
120毂
130翼型件
140槽口
150扩散器
160隆背翼型件
165扰流器
170扩散器
180漩涡(vortex)发生器
185正弦构造
190扩散器
200流体翼型件
210端口
220扩散器
230大升力翼型件
240翼型元件
250扩散器
260拱形翼型件
270加厚构造
280伸长式翼型件
290向前弯曲部。
具体实施方式
现在参照附图，其中相同标号在所有若干图中表示相同元件，图1显示可在本文使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可包括压缩机15。压缩机15压缩进入的空气流20。压缩机15将压缩空气流20输送到燃烧器25。燃烧器25混合压缩空气流20与加压燃料流30，并且点燃混合物以产生燃烧气体流35。虽然显示了仅单个燃烧器25，但是燃气涡轮发动机10可包括任何数量的燃烧器25。燃烧气体流35又输送到涡轮40。燃烧气体流35驱动涡轮40，以便产生机械功。涡轮40中产生的机械功通过轴45驱动压缩机15，并且驱动外部负载50，诸如发电机等。
燃气涡轮发动机10还可包括扩散器55。扩散器55可定位在涡轮40下游。如上面描述，扩散器55可包括若干支柱60，柱60安装在毂65上且包围在外部壳体70内。扩散器55使燃烧气体流35沿轴向方向转向。可使用其它构造和其它构件。
燃气涡轮发动机10可使用天然气、各种类型的合成气和/或其它类型的燃料。燃气涡轮发动机10可为由通用电气公司提供的若干不同的燃气涡轮发动机中的任一个。燃气涡轮发动机10可具有不同的构造，并且可使用其它类型的构件。本文中还可使用其它类型的燃气涡轮发动机。还可在本文中共同使用多个燃气涡轮发动机、其它类型的涡轮和其它类型的动力发生装备。
图2和图3显示可在本文描述的扩散器100的示例的一部分。大体描述，扩散器100可包括定位在毂120上的若干支柱110。可使用任何数量的支柱110。支柱110和毂120可具有任何尺寸或形状。支柱110可包围在壳体内，壳体沿着通过其中的流径在直径上扩张。壳体可类似于上面描述的那样。还可在本文中使用其它构件和其它构造。
扩散器100还可具有定位在毂120上的若干翼型件130。在这个示例中，翼型件130可定位在支柱110附近。具体而言，翼型件130可定位在各对支柱110之间。可在本文中使用任何数量的翼型件130。可改变翼型件130的角度、长度、尺寸、形状和构造。可在本文中共同使用不同的构造的翼型件130。槽口140可定位成通过翼型件130的一部分。槽口140用来将燃烧气体流35引导通过其中。槽口140可具有任何期望的尺寸、形状或构造。可在本文中使用其它构件和其它构造。
因而，在整个部分负载运行中，翼型件130的使用修正了涡流的产生，并且减少在支柱110和扩散器100的毂120的周围的流分离。此外，翼型件130可设计成在全负载ISO和冷天运行期间不引起额外的损失。翼型件数/可靠性的提高会减小翼型件-支柱间距，以便修正涡流和流分离。扩散器100因而可提供改进的性能，以便改进总燃气涡轮性能和效率。
翼型件还可包括例如图4-9中显示的额外的特征或机构。这些额外的特征也避免了翼型件上的流分离且改进性能。图4显示扩散器150。扩散器150可包括支柱110和定位在其附近的“隆背”状翼型件160。隆背翼型件160可具有扰流器状构造165，以引导燃烧气体流35。
图5显示扩散器170的另一个示例。扩散器170可包括支柱110和定位在其附近的漩涡发生翼型件180。漩涡发生翼型件180可具有很大程度上为正弦的构造185，以引导燃烧气体流35。
图6显示扩散器190的另一个示例。扩散器190可包括支柱110和定位在其附近的流体翼型件200。流体翼型件200可具有若干流体端口210，以提供吸力和/或吹送，以便引导燃烧气体流35。
图7显示扩散器220的另一个示例。扩散器220可包括支柱110和定位在其附近的大升力翼型件230。大升力翼型件230可包括若干翼型元件240，以便引导燃烧气体流35。
图8显示扩散器250的另一个示例。扩散器250可包括支柱110和定位在其附近的拱形翼型件260。拱形翼型件260可采用加厚构造270，以便引导燃烧气体流35。
图9显示扩散器250的另一个示例。扩散器250可包括支柱110和定位在其附近的伸长式翼型件280。伸长式翼型件280可采用向前弯曲部290，以便引导燃烧气体流35。
本文描述的扩散器因而可包括各种尺寸、形状和构造的翼型件130。使用具有支柱110的翼型件130因而在部分负载运行期间控制流分离和涡流，以便改进总效率。在本文中可使用许多其它尺寸、形状和构造的扩散器和翼型件。
应当显而易见的是，前述内容仅涉及本申请和产生的专利的某些实施例。本领域普通技术人员可在本文中作出许多改变和修改，而不脱离所附权利要求及其等效方案限定的本发明的一般精神和范围。

Claims (20)

1. 一种用于燃气涡轮的扩散器，包括：
毂；
从所述毂延伸的多个支柱；以及
从所述毂延伸的多个翼型件。
2. 根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述多个翼型件中的一个定位在所述多个支柱中的一对之间。
3. 根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述多个翼型件中的一个或多个在其中包括槽口。
4. 根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述多个翼型件中的一个或多个包括隆背翼型件。
5. 根据权利要求4所述的扩散器，其特征在于，所述隆背翼型件在其上包括扰流器。
6. 根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述多个翼型件中的一个或多个包括漩涡发生翼型件。
7. 根据权利要求6所述的扩散器，其特征在于，所述漩涡发生翼型件包括正弦构造。
8. 根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述多个翼型件中的一个或多个包括流体翼型件。
9. 根据权利要求8所述的扩散器，其特征在于，所述流体翼型件在其上包括一个或多个端口。
10. 根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述多个翼型件中的一个或多个包括大升力翼型件。
11. 根据权利要求10所述的扩散器，其特征在于，所述大升力翼型件包括一个或多个翼型元件。
12. 根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述多个翼型件中的一个或多个包括拱形翼型件。
13. 根据权利要求12所述的扩散器，其特征在于，所述拱形翼型件包括加厚构造。
14. 根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述多个翼型件中的一个或多个包括伸长式翼型件。
15. 根据权利要求14所述的扩散器，其特征在于，所述伸长式翼型件包括向前弯曲部。
16. 一种用于燃气涡轮的扩散器，包括：
毂；
从所述毂延伸的多个支柱；
多个翼型件，其从所述毂延伸，使得所述多个翼型件中的一个定位在所述多个支柱中的一对之间；以及
壳体。
17. 根据权利要求16所述的扩散器，其特征在于，所述多个翼型件中的一个或多个在其中包括槽口。
18. 根据权利要求16所述的扩散器，其特征在于，所述多个翼型件中的一个或多个在其上包括扰流器。
19. 根据权利要求16所述的扩散器，其特征在于，所述多个翼型件中的一个或多个包括正弦构造。
20. 一种用于燃气涡轮的扩散器，包括：
毂；
从毂延伸的多个支柱；以及
从毂延伸的多个翼型件；
所述多个翼型件包括多种构造。
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