[發(fā)明專利]渦輪機(jī)組組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280029443.2
• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN103608593A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿格尼斯·帕斯蒂爾;文森特·佩羅特;基恩-克里斯托弗·杰拉德·羅杰·博尼費(fèi)斯
• 申請（專利權(quán)）人: 斯奈克瑪
• 主分類號: F04D29/52
• 分類號: F04D29/52;F04D29/54;F04D29/68;F01D5/14
• 代理公司: 中國商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興;桑麗茹

本發(fā)明涉及渦輪機(jī)組領(lǐng)域，尤其涉及一種渦輪機(jī)組組件，所述渦輪機(jī)組組件包括：翼型設(shè)備，所述翼型設(shè)備具有多個(gè)在側(cè)向上彼此偏移的翼型；以及，渦流發(fā)生器裝置，所述渦流發(fā)生器裝置在與所述側(cè)向垂直的軸向上布置在所述設(shè)備上游。

在本申請文件中所使用的術(shù)語“渦輪機(jī)組”指的是其中能量能夠在流體流和至少一個(gè)翼型設(shè)備之間轉(zhuǎn)移的任何機(jī)器，所述翼型設(shè)備諸如是，例如，壓氣機(jī)、泵、渦輪機(jī)或?qū)嶋H上它們中的至少兩個(gè)的組合。這種渦輪機(jī)組可以具有多個(gè)級，每個(gè)級通常具有兩個(gè)翼型設(shè)備，即，可移動葉片設(shè)備和固定導(dǎo)向葉片設(shè)備。每個(gè)翼型設(shè)備包括多個(gè)在側(cè)向上彼此偏移的翼型。通常地，翼型繞著中心軸線徑向地布置。因此，當(dāng)一個(gè)這種翼型設(shè)備包括可移動葉片設(shè)備時(shí)，其形成轉(zhuǎn)子，或者，當(dāng)其包括導(dǎo)向葉片設(shè)備時(shí)，其形成定子。在這種定子中，每個(gè)葉片通常通過近端部或葉片根部被連接到內(nèi)罩并且通過外端部或葉片尖端被連接到外罩。該內(nèi)罩和外罩通?；就S，例如，如在公開號FR2896019的法國專利申請中所表示的。

每個(gè)翼型具有輪廓，所述輪廓具有吸力側(cè)、壓力側(cè)、前緣和后緣并且在運(yùn)行期間受到工作流體的流的影響。在以下描述中，術(shù)語“上游”和“下游”相對于工作流體的正常流動方向限定。在某些運(yùn)行條件下，尤其在高壓壓氣機(jī)中，可能發(fā)生該流與吸力側(cè)分離。更特別地，在翼型根部處，可能發(fā)生三維分離，形成了“角渦流”。該角渦流通過在角中具有低動能的顆粒積累而生成，所述角在吸力側(cè)和形成翼型的基底的內(nèi)罩之間形成。其尤其導(dǎo)致壓氣機(jī)效率的極大損失。

為了減少這種角渦流，在國際專利申請WO2008/046389A1中提出方案，在翼型設(shè)備上游放置渦流發(fā)生器裝置。在運(yùn)行期間，這些裝置所生成的渦流將能量傳遞到鄰近于吸力側(cè)的邊界層的流，以便防止局部分離形成翼型角渦流。

然而，使用這種渦流發(fā)生器裝置導(dǎo)致出現(xiàn)某些問題。首先，渦流發(fā)生器裝置向工作流體流提供盡可能小的阻力以便最小化氣動損失是優(yōu)選的。其次，該裝置應(yīng)該優(yōu)選地以這種方式局部地再引導(dǎo)流體流，以便引導(dǎo)其所生成的渦流朝向吸力側(cè)。通常，這意味渦流發(fā)生器裝置必須具有自己的翼型輪廓，所述翼型輪廓在其前緣處具有相對于流體的通常流動方向的小迎角，同時(shí)在其后緣處具有大的入射角。然而，制造包含通常是小尺寸的渦流發(fā)生器翼型裝置的渦輪機(jī)組組件是困難且昂貴的。

本發(fā)明尋求通過提出渦輪機(jī)組組件來彌補(bǔ)這些缺陷，所述渦輪機(jī)組組件具有：翼型設(shè)備，所述翼型設(shè)備具有多個(gè)在側(cè)向上彼此偏移的翼型；以及，渦流發(fā)生器裝置，所述渦流發(fā)生器裝置在垂直于所述側(cè)向的軸向上，布置在所述翼型設(shè)備上游，以便在翼型的吸力側(cè)處有效地減少局部分離，同時(shí)具有低的氣動損失和易于制造。

在第一方面，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，該目的通過下來事實(shí)而達(dá)到：渦輪機(jī)組組件包括每個(gè)翼型一個(gè)端部上游的一組的多個(gè)渦流發(fā)生器裝置，在每組中的渦流發(fā)生器裝置都側(cè)向地且軸向地相互偏移。特別地，每組的至少三個(gè)渦流發(fā)生器裝置可以包括至少三個(gè)這種裝置。在該組中、每個(gè)翼型上游的各種渦流發(fā)生器裝置之間的軸向偏移和切向偏移用作朝向翼型的吸力側(cè)再引導(dǎo)該裝置所生成的渦流，即使每個(gè)單獨(dú)裝置以相對于流體流的迎角被定向，所述迎角是小的，例如，位于5度至15度的范圍內(nèi)，以便最小化其所具有的阻力，并且，所述迎角的形狀是簡單的，以便使其更易于制造。

在第二個(gè)方面，至少一些渦流發(fā)生器裝置包括至少一個(gè)鰭。特別地，鰭可以具有基本直的弦。這種鰭可以形成制造特別簡單的渦流發(fā)生器裝置。然而，還可以考慮做為鰭的可替代件或它們的組合的其他類型的渦流發(fā)生器裝置。例如，至少一些渦流發(fā)生器裝置可以包括至少一個(gè)凹口，所述凹口在用于翼型端部的支持件中形成。

在第三方面，在每組中的渦流發(fā)生器裝置具有基本平行的定向，從而在限制氣動損失的同時(shí)進(jìn)一步簡化渦流發(fā)生器裝置的制造。

在第四方面，渦輪機(jī)組組件翼型設(shè)備的翼型繞著中心軸線徑向地布置。因此，渦輪機(jī)組適合使可移動翼型設(shè)備繞著中心軸線旋轉(zhuǎn)。然而，例如，利用以線性方式移動的翼型，原理上可以存在其他形式的渦輪機(jī)組。在徑向設(shè)備中，每個(gè)翼型具有被稱為“根部”的近端部和被稱為“尖端”的遠(yuǎn)端部。在這種情況下，一組的多個(gè)渦流發(fā)生器裝置可以定位在每個(gè)根部上游。因?yàn)榻菧u流更可能在根部處形成，所以，渦流發(fā)生器裝置在該位置中更有用。然而，作為可替代方案或除了該配置外，一組的多個(gè)渦流發(fā)生器裝置還可以位于翼型尖端上游。雖然角渦流不太可能在翼型尖端處形成，但是渦流發(fā)生器裝置還可能用于消除在該位置處出現(xiàn)的這種現(xiàn)象。