[發明專利]關于燃氣渦輪發動機中的擴散器的系統和裝置

無效

• 申請號: 201110221866.1
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102425571A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: D·D·南達
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F04D29/44
• 分類號: F04D29/44
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本申請大體而言涉及渦輪擴散器設計，其如本文中使用的那樣，并且除非另外特別指出，其意指包括所有類型的燃氣渦輪或旋轉發動機，包括燃氣渦輪發動機、飛行器發動機等。更具體而言，但并無限制性，本申請涉及提供牢靠的擴散器和CDC性能的渦輪擴散器的設計。

背景技術

一般而言，渦輪發動機包括壓縮機，其傳送高度壓縮的空氣供應至燃燒器以用于與燃料燃燒。所得到的來自燃燒器的熱的氣體流驅動渦輪，可從該渦輪獲取功。渦輪發動機可設置為帶有軸向壓縮機，該軸向壓縮機通過共同的軸或轉子機械地聯接至下游渦輪，其中燃燒器位于壓縮機與渦輪之間。空氣以相對高的速度離開壓縮機，并且通常地，擴散器用于初始地降低壓縮氣流的速度并且最大程度地減小后續壓力損失。擴散器可包括分流葉片，其將氣流分到單獨的擴散器通路中。擴散器轉儲區(dump?region)或轉儲腔從擴散器接收氣流，并且在空氣被引導至圍繞燃燒器的環形通道之前在那里發生進一步減速。通常，壓縮機設有內部的壓縮機排放內筒以及壓縮機排放外殼(CDC)，CDC使內筒與第一級噴嘴互相連接。

擴散器中的損耗和湍流的主要來源是當流進入擴散器轉儲腔時的渦流產生。擴散器轉儲腔具有最高的擴散梯度，從而導致渦流形成。隨著流體流向前移動，渦流發展并且開始與擴散器的上游段相互作用。渦流發展增加擴散器轉儲區上游的流體流并導致高損耗和差的預-擴散器和CDC性能。

因此，需要改進的系統和裝置，其捕獲渦流并抑制其在擴散器的轉儲腔中生長，從而減小總損耗并確保牢靠的擴散器性能。

發明內容

因此，本申請描述了一種排放擴散器，其包括：前段和轉儲腔，該前段設置為用以將來自壓縮機的排放物引導至轉儲腔；內擴散器壁，其限定上游段的內徑向流路徑；以及，外擴散器壁，其限定上游段的外徑向流路徑；其中，在內擴散器壁的后唇部處，該排放擴散器包括外伸臺階(overhanging?step)。

本申請還描述了一種排放擴散器，其包括：前段，其設置為用以將壓縮機排放物從壓縮機引導至轉儲腔；其中：該前段包括內擴散器壁和外擴散器壁，該外擴散器壁向外擴展以限定穿過其的加寬的流路徑；該轉儲腔包括位于上游段的下游的增加體積的區域，該轉儲腔設置為圍繞燃燒器的至少一部分；以及，在內擴散器壁的后唇部處，該排放擴散器包括外伸臺階，該外伸臺階包括臺階壁，其從后唇部徑向向內地并沿上游方向傾斜，從而使得臺階壁下切內擴散器壁的一部分。

當結合附圖和所附權利要求來理解下面詳細描述的優選實施例后，本申請的這些和其它特征將變得顯而易見。

附圖說明

通過結合附圖仔細學習下面更詳細描述的示例性實施例將會更全面地理解和認識本發明的這些和其它特征，在附圖中：

圖1示出了根據本申請的一個實施例的用于燃氣渦輪發動機中的壓縮機的示例性排放擴散器，其包括渦流捕集器或外伸臺階；

圖2示出了根據本申請的備選實施例的示例性排放擴散器，其包括渦流捕集器或外伸臺階；

圖3描繪了根據本申請的一示例性實施例的渦流捕集器或外伸臺階的不同部分的示例性尺寸；

圖4示出了常規擴散器內的流體流樣式；以及

圖5示出了根據本申請的一示例性實施例的位于具有渦流捕集器或外伸臺階的排放擴散器內的流體流樣式。

項目清單

100-壓縮機排放擴散器

101-前段

102-內擴散器壁

104-外擴散器壁

105-環形分流葉片

106-第一通路

108-第二通路

110-轉儲腔

112-內腔壁(112)

113-后唇部

114-過渡臺階

116-外伸臺階

118-臺階壁

119-轉儲腔前邊緣

120-第二腿部

300-渦流捕集器

302-寬度

304-平邊緣的高度

306-角度

307-徑向軸線

308-半徑

310-高度

312-徑向距離

400-常規擴散器

402-臺階

404-渦流

500-流體流樣式

502-緩和的渦流

504-過渡件

具體實施方式