[發明專利]用于最佳擴散器性能的末級翼型件設計

在審

• 申請號: 201610984659.4
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN106948865A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: S.K.鮑米克;B.D.波特;R.舒罕;G.F.布倫特
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F01D9/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 嚴志軍,張昱

技術領域

本文中公開的主題涉及渦輪機，并且更具體地涉及渦輪機的渦輪中的翼型件末級。

背景技術

渦輪機如燃氣渦輪發動機可包括壓縮機、燃燒器、渦輪和擴散器。氣體在壓縮機中壓縮，與燃料組合，并且接著供給到燃燒器中，其中氣體/燃料混合物燃燒。高溫和高能排出流體接著供給至渦輪，其中流體的能量轉換成機械能。在離開渦輪時，流體進入擴散器，其中流體的速度減小，并且流體的壓力增大。渦輪的出口和擴散器的入口處的副流、吹掃流和/或渦流可消極地影響擴散器的性能。

發明內容

在下面概括在范圍上與最初要求權利的主題相稱的某些實施例。這些實施例不意圖限制要求權利的主題的范圍，而是相反地，這些實施例僅意圖提供要求權利的主題的可能形式的簡要概括。實際上，要求權利的主題可包含可與在下面提出的實施例相似或不同的各種形式。

在第一實施例中，一種系統包括構造成設置在渦輪中的渦輪翼型件。翼型件包括吸入側、壓力側，以及設置在吸入側上的第一凸起、設置在壓力側上的第二凸起，或兩者。吸入側在渦輪翼型件的前緣與渦輪翼型件的后緣之間沿軸向方向且橫向于渦輪翼型件的縱軸線延伸，并且沿縱軸線在徑向方向上延伸渦輪翼型件的高度。壓力側設置成與吸入側相對，并且在渦輪翼型件的前緣與渦輪翼型件的后緣之間沿軸向方向延伸，并且沿徑向方向延伸翼型件的高度。第一凸起設置在渦輪翼型件的吸入側上，并且關于吸入側的另一部分沿橫向于徑向方向和軸向方向兩者的第一方向凸出。第二凸起設置在渦輪翼型件的壓力側上，并且關于壓力側的另一部分沿橫向于徑向方向和軸向方向兩者且與第一方向相反的第二方向凸出。

在第二實施例中，一種設備包括渦輪，其包括第一環形壁、第二環形壁和末級。末級包括繞著渦輪的旋轉軸線環形地設置在第一環形壁與第二環形壁之間的多個翼型件。多個翼型件中的各個翼型件包括在第一環形壁與第二環形壁之間延伸的高度、前緣、設置在前緣下游的后緣、在前緣與后緣之間沿軸向方向延伸并且沿徑向方向延伸翼型件的高度的吸入側、設置成與吸入側相對并且在翼型件的前緣與翼型件的后緣之間沿軸向方向延伸并且沿徑向方向延伸翼型件的高度的壓力側，以及沿橫向于從旋轉軸線延伸的徑向平面的第一方向凸出的、設置在翼型件的吸入側上的第一凸起，沿橫向于從旋轉軸線延伸的徑向平面的與第一方向相反的第二方向凸出的、設置在翼型件的吸入側上的第二凸起，或兩者。

在第三實施例中，一種渦輪機包括壓縮機、燃燒器和渦輪。渦輪包括繞著旋轉軸線設置的多個翼型件。多個翼型件中的各個翼型件包括吸入側、壓力側，以及設置在吸入側上的第一凸起、設置在壓力側上的第二凸起，或兩者。吸入側在翼型件的前緣與翼型件的后緣之間沿軸向方向且橫向于翼型件的縱軸線延伸，并且沿縱軸線在徑向方向上延伸翼型件的高度。壓力側設置成與吸入側相對，并且在翼型件的前緣與翼型件的后緣之間沿軸向方向延伸，并且沿徑向方向延伸翼型件的高度。第一凸起設置在翼型件的吸入側上，關于吸入側的另一部分沿橫向于徑向方向和軸向方向兩者的第一方向凸出。第二凸起設置在翼型件的壓力側上，關于壓力側的另一部分沿橫向于徑向方向和軸向方向兩者的與第一方向相反的第二方向凸出。

技術方案1. 一種構造成設置在渦輪中的渦輪翼型件，其包括：

吸入側，其在所述渦輪翼型件的前緣與所述渦輪翼型件的后緣之間沿軸向方向且橫向于所述渦輪翼型件的縱軸線延伸，并且沿所述縱軸線在徑向方向上延伸所述渦輪翼型件的高度；

壓力側，其設置成與所述吸入側相對并且在所述渦輪翼型件的所述前緣與所述渦輪翼型件的所述后緣之間沿所述軸向方向延伸，并且沿所述徑向方向延伸所述翼型件的所述高度；以及

設置在所述渦輪翼型件的所述吸入側上的第一凸起、設置在所述渦輪翼型件的所述壓力側上的第二凸起，或兩者，所述第一凸起關于所述吸入側的另一部分沿橫向于所述徑向方向和所述軸向方向兩者的第一方向凸出，所述第二凸起關于所述壓力側的另一部分沿橫向于所述徑向方向和所述軸向方向兩者且與所述第一方向相反的第二方向凸出。

技術方案2. 根據技術方案1所述的渦輪翼型件，其特征在于，所述第一凸起和所述第二凸起在所述翼型件的所述高度的第一百分比處的開始高度處開始凸出，在所述翼型件的所述高度的第二百分比處分別達到第一最大凸起和第二最大凸起，并且在所述翼型件的所述高度的第三百分比處的最終高度處停止凸出。

技術方案3. 根據技術方案2所述的渦輪翼型件，其特征在于，所述第一凸起和所述第二凸起中的所述第一最大凸起和所述第二最大凸起兩者出現在所述翼型件的所述高度的大約50%到大約70%之間。