[發(fā)明專利]尖部流道輪廓

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110280191.8
• 申請日: 2011-08-19
• 公開（公告）號: CN102373972A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·L·塞登;C·A·比勒
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D25/30
• 分類號: F01D25/30;F02C7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;楊炯

相關(guān)申請的交叉引用

本申請涉及與本申請同時提交的名稱為“HUB?FLOWPATH?CONTOUR”的申請。

技術(shù)領(lǐng)域

在此公開的主題涉及在渦輪的出口與擴散器的入口之間的接口處的尖部流道輪廓。

背景技術(shù)

在渦輪中，高能流體沿通路流動，在該通路處高能流體與布置在變化的渦輪級處的渦輪動葉(bucket)相互作用，以產(chǎn)生渦輪動葉繞轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)和機械能。流體最終離開通路并進入擴散器，其設(shè)置在最后的渦輪級的下游。擴散器用于調(diào)節(jié)流體流，該流體流然后朝設(shè)置在擴散器的下游的諸如熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)的附加裝備引導(dǎo)。

現(xiàn)代燃氣渦輪的趨勢尤其地朝著提高流體的排氣能量和速度。這在很大程度上是由于通過提高質(zhì)量流而提高功率輸出的需要，但是最后的渦輪級的渦輪動葉的材料和機械限制常常指示，渦輪出口環(huán)形面積可能不能夠與需求相關(guān)的所需質(zhì)量流的增加等同地增長。為了彌補該差異，于是需要頻繁地增大渦輪排氣動能，這將降低燃氣渦輪效率，除非可在擴散器中回收動能。較大面積比的擴散器將允許回收較多的動能，而且將縮小可操作性范圍，其限定為擴散器在其中良好運行的區(qū)域。

當(dāng)擴散器沒有良好運行時，朝下游裝備移動的不均勻的流體流引起對該裝備的損傷的危險。例如，在裝備為HRSG的情況下，不均勻的流體流導(dǎo)致HRSG的振動和劣化。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種設(shè)備，該設(shè)備包括：渦輪，其包括殼體和渦輪動葉，渦輪動葉具有接近殼體的尖部和相對于通過渦輪的流體流動方向限定的后緣；以及擴散器，其限定在中心表面與殼體的下游區(qū)段之間，擴散器流體地聯(lián)接至渦輪并設(shè)置在后緣的下游，在距后緣大約0.5倍在尖部處測量的渦輪動葉弦長的范圍內(nèi)，殼體的下游區(qū)段的傾斜(slope)相對于尖部的傾斜成至少6度的角度，以及中心表面和殼體的下游區(qū)段從后緣起至少大致平行或偏離。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種設(shè)備，該設(shè)備包括：渦輪，其包括殼體和渦輪動葉，渦輪動葉具有接近殼體的尖部和相對于通過渦輪的流體流動方向限定的后緣；以及擴散器，其流體地聯(lián)接至渦輪并設(shè)置在后緣的下游，擴散器形成為限定從后緣起并在殼體的下游區(qū)段內(nèi)的擴散器流道，擴散器流道具有從后緣起至少不遞減的橫截面積，在距后緣大約0.5倍在尖部處測量的渦輪動葉的渦輪動葉弦長的范圍內(nèi)，殼體的下游區(qū)段的傾斜相對于尖部的傾斜成至少6度的角度。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種設(shè)備，該設(shè)備包括：渦輪，其包括平臺、殼體和渦輪動葉，渦輪動葉具有聯(lián)接至平臺的轂部、接近殼體的尖部和相對于通過渦輪的流體流動方向限定的后緣；以及擴散器，其限定在中心表面與殼體的下游區(qū)段之間，擴散器流體地聯(lián)接至渦輪并設(shè)置在后緣的下游，如下情形中的至少一個或多個：在距后緣大約0.5倍在轂部處測量的渦輪動葉弦長的范圍內(nèi)，轂部的傾斜相對于中心表面的傾斜成至少6度的角度；和在距后緣大約0.5倍在尖部處測量的渦輪動葉弦長的范圍內(nèi)，殼體的下游區(qū)段的傾斜相對于尖部的傾斜成至少6度的角度，以及中心表面和殼體的下游區(qū)段從后緣起至少大致平行或偏離。

這些及其它的優(yōu)點和特征將從以下結(jié)合附圖的說明變得更加明顯。

附圖說明

視為本發(fā)明的主題在說明書的結(jié)尾處的權(quán)利要求中特別地指出并明確地要求保護。本發(fā)明的前述及其它的特征和優(yōu)點將從以下結(jié)合附圖的詳細說明顯現(xiàn)，其中：

圖1是處于變化負載的擴散器性能的圖解說明；以及

圖2是根據(jù)實施例的渦輪和擴散器的側(cè)視圖；

圖3是根據(jù)替代性實施例的渦輪和擴散器的側(cè)視圖；以及

圖4是根據(jù)另一實施例的渦輪和擴散器的側(cè)視圖。

詳細說明參考附圖作為示例解釋本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和特征。

部件列表：

10：設(shè)備

20：渦輪

21：環(huán)形平臺

22：環(huán)形殼體

23：流體通道

24：上游區(qū)段

25：渦輪出口

26：中間級

27：末級

28：中間級渦輪動葉

29：末級渦輪動葉

30：轂部

31：翼型區(qū)段

32：尖部

33：后緣

40：擴散器

41：中心表面

42：下游區(qū)段

43：擴散器流道

45：HRSG

具體實施方式