[發明專利]曲線狀的軸向-徑向排氣擴散器

有效

• 申請號: 201110230203.6
• 申請日: 2011-08-05
• 公開（公告）號: CN102374030A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: D·D·南達;R·普魯蒂;A·I·安薩里
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/00
• 分類號: F02C7/00;F01D25/30
• 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

本文公開的主題涉及渦輪機，且更具體地，涉及用于與燃氣渦輪機和蒸汽渦輪機一起使用的排氣擴散器。

背景技術

發電設備常結合渦輪機，例如燃氣渦輪發動機。燃氣渦輪發動機燃燒燃料以產生熱的燃燒氣體，其流過渦輪以驅動負載和/或壓縮機。在高速和高溫下，排氣離開渦輪，并進入排氣擴散器。排氣擴散器可以是軸向-徑向排氣擴散器，其使流從軸向方向過渡成徑向方向。軸向-徑向排氣擴散器結合了內部結構特征，例如支柱和轉向葉片。內部支柱以彼此固定的關系保持擴散器的壁，并且將負載從轉子傳遞至底座。內部轉向葉片有助于使流從軸向轉向至徑向方向。不幸的是，排氣擴散器設計導致了極大的壓力損失，尤其在內部支柱和轉向葉片處。

發明內容

以下概述了與最初要求保護的發明范圍相稱的某些實施例。這些實施例并不意圖限制所要求保護的發明的范圍，相反這些實施例僅僅意圖提供本發明的可能形式的簡要概述。實際上，本發明可包含可與下述實施例相似或不同的各種形式。

根據第一實施例，一種系統包括燃氣渦輪機擴散器。燃氣渦輪機擴散器包括軸向擴散器段，該軸向擴散器段包括沿著燃氣渦輪機擴散器的中心線具有軸向流動路徑的第一導管部分，其中第一導管部分具有沿著軸向流動路徑而擴展的第一橫截面積。燃氣渦輪機擴散器還包括聯接在軸向擴散器段上的軸向-徑向擴散器段，其中軸向-徑向擴散器段包括第二導管部分，該第二導管部分具有沿著中心線從軸向流動路徑通向徑向流動路徑的彎曲流動路徑，第二導管部分具有沿著彎曲流動路徑而擴展的第二橫截面積，彎曲流動路徑具有至少大于或等于大約30厘米的半徑，并且軸向-徑向擴散器在第二導管部分中不包括任何轉向葉片。

根據第二實施例，一種系統包括燃氣渦輪機擴散器。燃氣渦輪機擴散器包括軸向擴散器段，該軸向擴散器段包括沿著燃氣渦輪機擴散器的中心線具有軸向流動路徑的第一導管部分。燃氣渦輪機擴散器還包括聯接在軸向擴散器段上的軸向-徑向擴散器段，其中軸向-徑向擴散器段包括第二導管部分，第二導管部分沿著中心線具有從軸向流動路徑通向徑向流動路徑的彎曲流動路徑，并且軸向-徑向擴散器段在第二導管部分中不包括任何轉向葉片。

根據第三實施例，一種方法包括使來自渦輪的排氣流通過彎曲導管沿著沒有任何轉向葉片的彎曲流動路徑進行軸向-徑向擴散，其中彎曲流動路徑具有至少大于或等于彎曲導管的橫截面寬度2倍的半徑。

附圖說明

當參照附圖閱讀以下詳細說明時，將更好地理解本發明的這些以及其它特征、方面和優勢，其中在所有附圖中相似的標號表示相似的部件，其中：

圖1是通過縱向軸線分段的燃氣渦輪發動機的一個實施例的橫截面圖；

圖2是根據一個實施例的圖1的燃氣渦輪發動機的曲線狀(contoured)的排氣擴散器的一個實施例的橫截面圖；且

圖3是圖1的燃氣渦輪發動機的曲線狀的排氣擴散器的一個實施例的透視圖。

零部件列表

118?燃氣渦輪發動機

120?燃燒器

130?渦輪

132?壓縮機

158?縱向軸線

160?燃料噴嘴

162?燃燒器段

163?進氣段

172?過渡段

174?級

176?級

178?級

180?葉片

182?轉子葉輪

184?軸

186?噴嘴組件

188?排氣擴散器

190?支柱

192?入口

202?軸向擴散器段

204?軸向-徑向擴散器段

206?徑向擴散器段

208?中心線

210?出口

212?第一導管部分

214?軸向流動路徑

216?第一壁

218?第二壁

220?縱向軸線

222?第一角度

226?第二角度

228?第一橫截面積

230?第二導管部分

232?彎曲流動路徑

234?徑向流動路徑

236?第一彎曲壁

238?第二彎曲壁

240?第一曲率半徑

241?中心

242?第二曲率半徑

243?平均曲率半徑

244?第二橫截面積