燃氣渦輪機環形擴散器的製作方法

2023-07-16 18:33:06 1

專利名稱：燃氣渦輪機環形擴散器的製作方法
技術領域：
本發明涉及燃氣渦輪機擴散器領域。
背景技術：
為了提高燃氣渦輪機擴散器的結構剛度，常會發現它們合併有撐材(strut)或輻條。撐材，數量通常在三個和六個之間，可以等間距圓周地或不均勻地分布在擴散器環形部的一定軸向(經向)位置處。圖1示出了具有撐材102的典型環形擴散器100的經向圖。撐材102是不彎曲的翼面形結構，具有垂直於內擴散器壁108和外擴散壁110的筆直前緣104和筆直尾緣106。內壁108和外壁110限定了擴散器100的擴散環形部111。除了提供結構支撐之外，撐材自身並不會為擴散器提供空氣動力學的益處，因為根據它們的數量和厚度，它們會局部減小通道面積而產生阻塞，這繼而會導致撐材周圍壓強恢復的局部損失，並且導致熱效率下降。US 2004/0228726 Al公開了一種具有撐材的排放擴散器，所述撐材的中間部分朝下遊側轉移，該下遊側是與它們的輪轂側和尖端側相比的下遊側。EP I 731 734 A2公開了一種渦輪風扇發動機，其具有高壓渦輪機、低壓渦輪機和在其間的環形過渡導管。所述導管包括具有在平臺之間徑向延伸的前緣的導流罩，在所述平臺之間限定每個流通道的輸入流區域E。US 5 338 155公開了一種用於潤輪機器的多區擴散器。該擴散器由輪轂末端、內部和外部界定，所述內部和外部通過多個焊接的流線型撐材連接，所述撐材基本上是圓錐形的，且s/t=常數，其中s是撐材的弦長，t是撐材節距。DE 10 2008 060 847 Al涉及一種渦輪發動機，其具有高壓渦輪機和低壓渦輪機，並且在其間具有流道，所述流道包括撐材。撐材的前緣沿經線方向傾斜。EP O 833 060 A2涉及一種用於軸向流體機器的葉片。所述葉片以這種方式形成一型面，即，該型面沿將葉片前緣連接到葉片尾緣的交錯線朝主流前進。鑑於上述情況，存在對某種改進技術的需求，該技術能夠為燃氣渦輪機擴散器提供結構支撐，同時基本避免或至少減少上文指出的問題中的一個或多個。

發明內容
此需求由根據獨立權利要求的主題滿足。本文公開的主題的優選實施例由從屬權利要求描述。根據本發明的第一方面，提供了一種燃氣渦輪機擴散器，其包括用於排放流的流路段，所述流路段在段入口和段出口之間延伸。在操作期間，排放流通過段入口進入流路段並且通過段出口離開流路段。流路段包括第一壁部和第二壁部。燃氣渦輪機擴散器進一步包括撐材，所述撐材具有在第一壁部和第二壁部之間延伸的前緣，其中，所述前緣面對段入口。前緣具有第一緣部和第二緣部，其中，前緣的第二緣部位於前緣的第一緣部和第二壁部之間。前緣的第一緣部在第一前端點處相對於與第一壁部垂直的法線方向朝段出口傾斜，其中前緣與第一壁部在第一前端點處相交。本發明的此方面基於下述構思，即，通過朝段出口(即沿排放流的流動方向)傾斜某些部分或前緣，減小了垂直於撐材的前緣的馬赫數，由此減小損失。應該強調，一般地，在本文中，用語第一實體「位於」第二實體和第三實體「之間」包括但是不必暗示第一實體連接到第二實體和/或第三實體。但是，用語「位於…之間」還包括其它實體位於第一實體和第二實體之間和/或第一實體和第三實體之間的實施例。例如，措辭「前緣的第二緣部位於前緣的第一緣部和第二壁部之間」包括前緣的第二緣部與第一緣部和第二壁部連接的實施例，以及例如前緣的第三緣部位於前緣的第一緣部和前緣的第二緣部之間的實施例(僅是舉例)。如前所述，前緣的第二緣部位於前緣的第一緣部和第二壁部之間。反之亦然，前緣的第一緣部位於前緣的第二緣部和第一壁部之間。根據實施例，燃氣渦輪機擴散器是燃氣渦輪機排放擴散器，即，位於燃氣渦輪機的最後渦輪機級下遊的擴散器。根據實施例，前緣的第一緣部從第一前端點延伸並且前緣的第二緣部從第二壁部延伸。例如，在一個實施例中，前緣的第二緣部從前緣與第二壁部相交的第二前端點延伸。根據另一實施例，前緣的第二緣部在第二前端點處相對於與第二壁部垂直的法線方向朝段出口傾斜。根據另一實施例，撐材具有在第一壁部和第二壁部之間延伸的尾緣，其中，尾緣面對段出口。根據另一實施例，尾緣具有第一緣部和第二緣部，其中，尾緣的第二緣部位於尾緣的第一緣部和第二壁部之間。根據另一實施例，尾緣的第一緣部在尾緣與第一壁部相交的第一尾端點處相對於與第一壁部垂直的法線方向朝段入口傾斜。根據另一實施例，尾緣的第一緣部從第一尾端點延伸；並且尾緣的第二緣部從第二壁部延伸。例如，在實施例中，尾緣的第二緣部從尾緣與第二壁部相交的第二尾端點延伸。根據另一實施例，尾緣的第二緣部在第二尾端點處相對於與第二壁部垂直的法線方向朝段入口傾斜。根據實施例，上述緣部之一與其各自的法線方向之間的傾角在15度和45度之間的範圍內，即傾斜值具有在15度和45度之間的此範圍內的值。例如，在實施例中，在第一前端點處，前緣的第一緣部和垂直於第一壁部的法線方向之間的傾角在15度和45度之間的範圍內。在另一實施例中，在第二前端點處，前緣的第二緣部和垂直於第二壁部的法線方向之間的傾角在15度和45度之間的範圍內。在另一實施例中，在第一尾端點處，尾緣的第一緣部和垂直於第一壁部的法線方向之間的傾角在15度和45度之間的範圍內。在另一實施例中，在第二尾端點處，尾緣的第二緣部和垂直於第二壁部的法線方向之間的傾角在15度和45度之間的範圍內。
根據其它實施例，以上涉及的傾角中的一個或多個在25和35度之間的範圍呢。在其它實施例中，以上涉及的傾角中的一個或多個採用另一值。根據實施例，緣部中的至少一個(例如前緣和/或尾緣的第一緣部和/或第二緣部)包括至少一個筆直部分。在這種情形中，每個筆直部分限定一傾角。根據其它實施例，緣部中的至少一個包括彎曲部分或由彎曲部分組成。在這種情形中，在相應緣(前緣或尾緣)彎曲部分上的每個獨立的點經由彎曲部分再該單獨點處的切線限定彎曲部分在該單獨點處的相應傾角。根據實施例，由此獲得的傾角的至少一部分在以上特定範圍內，例如在15度和45度之間的範圍內。根據實施例，前緣具有位於前緣的第一緣部和前緣的第二緣部之間的第三緣部。根據另一實施例，第三緣部是筆直緣部。根據實施例，前緣的第一緣部，或在另一實施例中，前緣的第一緣部和第二緣部，延伸第一前端點和第二前端點之間的距離的20%至40%。根據另一實施例，尾緣的第一緣部和第二緣部延伸第一尾端點和第二尾端點之間的距離的20%至40%。根據實施例，第三緣部將前緣的第一緣部與第二緣部連接。根據本文公開的主題的第二方面，提供一種燃氣渦輪機，所述燃氣渦輪機包括根據第一方面或其實施例的燃氣渦輪機擴散器。在以上已經並且在下面將要參照燃氣渦輪機擴散器和燃氣渦輪機描述本文公開主題的示例性實施例。必須指出，涉及本文公開主題的不同方面的特徵的任意結合當然也是可行的。具體地，參照燃氣渦輪機擴散器權利要求描述一些實施例，而參照燃氣渦輪機權利要求描述其它實施例。然而，本領域技術人員從以上和下面的描述中將總結出，除非另有說明，除了屬於一個方面的特徵的任意結合之外，涉及不同方面或實施例的特徵之間的任意結合，例如甚至是設備類權利要求和方法類權利要求的特徵之間的任意結合，都被認為被此申請公開。從下文將要描述的例子中，以上限定的方面和實施例以及本發明的其它方面和實施例是顯然的，並且參照附圖對其進行解釋，但是本發明不限於此。


圖1示出了已知的環形擴散器的經向圖。圖2示出了根據本文公開的主題的撐材的傾斜前緣的馬赫數變化。圖3示出了根據本文公開的主題的實施例的部分燃氣渦輪機。圖4示出了根據本文公開的主題的實施例的部分擴散器。圖5示出了根據本文公開的主題的實施例的擴散器撐材段。圖6示出了根據本文公開的主題的實施例的另一擴散器撐材段。圖7示出了根據本文公開的主題的實施例的部分另一擴散器撐材段。圖8a至圖Sc示出了在設計條件下對於距擴散器內壁不同距離處的、根據本文公開主題的實施例的斜傾撐材與筆直撐材相對比的表面靜態壓強分布。圖9a至圖9c示出了在偏離設計條件(具有額外12度的入口渦流)的情況下對於距擴散器內壁不同距離處的根據本文公開的主題的實施例的斜傾撐材與筆直撐材相對比的表面靜態壓強分布。圖1Oa示出了對於斜傾撐材的圖9a配置的排放流的流動。圖1Ob示出了對於筆直撐材的圖9a配置的排放流的流動。圖11示出了距擴散器入口標準經向距離處具有斜傾撐材的擴散器和具有筆直撐材的擴散器的壓強恢復係數。
具體實施例方式附圖中的圖示是示意性的。應該注意，在不同的附圖中，相似或相同的元件設置有相同的附圖標記或僅第一位數與相應附圖標記不同的附圖標記。如前所述，除了提供結構支撐之外，撐材自身不會為擴散器提供空氣動力學益處，因為它們通過局部減小通道面積而產生阻塞，這繼而導致它們周圍位置壓強恢復局部損失並且導致熱效率下降。更重要的，特徵在於對擴散器的過大的進入旋流(即高切向速度)的偏離設計條件導致撐材表面上的流分離，這可以降低擴散器性能。擴散器自身中的壓強恢復損失總是轉化為燃氣潤輪機的功率和總體熱效率兩者的損失。本文公開的主題的實施例意在通過將合成斜傾(在擴散器的兩壁處前緣向前斜傾和後緣向後斜傾)引入擴散器撐材設計中來緩和以上性能問題。當撐材段與流動方向傾斜時，即，當斜傾段的前緣不再垂直於接近的流時，發生撐材斜傾。可以按下述方式觀察斜傾的物理作用，即，其對撐材上的靜態壓強分布的影響，並且具體是撐材通道中撐材負荷(撐材表面之間的壓強差)的展向變化，該變化是由流表面扭轉流的引入而引起的流主體重新分布導致的。圖2圖示撐材202的斜傾緣部204、206的物理作用，即，相對於接近的排放流傾斜的緣部204、206的物理作用。至少在壁208附近假設排放流大體平行於壁208。如圖2所描繪的，相對於接近的流斜傾撐材202的馬赫數M1致使垂直於葉片前緣的馬赫數(Mlb)減小，由此減小衝擊損失，但是繼而沿前緣204產生分量(M11),這會產生一些損失，但是不像衝擊損失降低那樣顯著。同樣如圖2所示，向前斜傾的前緣204將在它的面對壁208的末端壁212附近經受低展向負荷。對於圖2中的尾緣206是相反的。就是說，尾緣206將在末端壁212附近經受高展向負荷。前緣204的低負荷由圖2中的箭頭214指示。尾緣206的高負荷由圖2中的箭頭216指示。以此方式，斜傾可以用於控制末端壁區域中，具體是峰值負荷(在該區域中葉片表面之間的最大壓強差)的軸向(或經向)位置處的葉片表面壓強分布。根據實施例，相對於法線方向219限定斜傾角218，法線方向219在前緣與壁208相交的第一前端點220處垂直於壁208的壁部，如圖2所示。圖3示出了根據本文公開的主題的實施例的部分燃氣渦輪機301。燃氣渦輪機301包括具有在擴散器環形部311中的撐材302的燃氣渦輪排放擴散器300，所述擴散器環形部311從擴散器入口(在圖3中未示出)延伸到擴散器出口 313。撐材302在內壁308和外壁310之間延伸。燃氣渦輪機301 —般限定沿燃氣渦輪機301的轉動軸線(未示出)的軸向方向309。如在圖3中所見，撐材302可以具體具有凹形前緣和凹形尾緣。圖4更詳細地示出了圖3的擴散器300的一部分。具體地，圖4示出了具有一個撐材302的部分擴散器環形部311。擴散器環形部311在撐材302附近形成用於燃氣渦輪機301的排放流的流路段322。流路段322在段入口 324和段出口 326之間延伸。應該提至IJ，在一個實施例中，段入口 324和段出口 326可以對應於擴散器入口和擴散器出口。在其它實施例中，段入口 324和段出口 326涉及包括撐材302的擴散器段，其中，排放流通過段入口進入擴散器段並且通過擴散器出口離開該段。流路段322包括內壁308的第一壁部308a和外壁310的第二壁部310a。撐材302具有在第一壁部308a和第二壁部310a之間延伸前緣304。前緣304面對段入口 324。在另一實施例中，前緣304面對擴散器的擴散器入口(在圖3和圖4中未示出)。前緣具有第一緣部304a和第二緣部304b。前緣304的第二緣部304b位於前緣304的第一緣部304a和第二壁部310a之間。同樣，前緣304的第一緣部304a位於前緣304的第二緣部304b和第一壁部308a之間。根據本文公開的主題的實施例，前緣的第一緣部304a在前緣304與第一壁部308a相交的第一前端點320a處相對於垂直於第一壁部308a的法線方向319a朝段出口 326以傾角318a (本文還稱作斜傾角)傾斜。相應地構造前緣304的第二緣部304b。具體地，前緣的第二緣部304b在前緣304與第一壁部308a相交的第二前端點320b處相對於垂直於第二壁部310a的法線方向319b朝段出口 326以傾角318b傾斜。如圖4所示並且根據實施例，傾角318a、318b在15度和45度之間的範圍內。根據另一實施例，第一緣部304a的傾角318a和第二緣部304b的傾角318b可以相同。根據另一實施例，前緣304具有筆直的第三緣部304c，其位於前緣304的第一緣部304a和前緣304的第二緣部304b之間。在圖4所示的實施例中，第三緣部不在第一緣部304a和第二緣部304b之間延伸(即不與第一緣部304a和第二緣部304b連接)。反而，在此實施例中，中間緣部304d在第一緣部304a和第三緣部304c之間延伸，並且另一中間緣部304e在第二緣部304b和第三緣部304c之間延伸。根據實施例，如圖4所示，前緣304的所有前部304a、304b、304c、304d、304e都是筆直部分。根據其它實施例，前緣304的前部304a、304b、304c、304d、304e中的一個或多個是彎曲的。可以設計彎曲的緣部以為前緣304提供光滑表面/型面。根據實施例，筆直的第三緣部304c定向為垂直於在第一壁部308a和第二壁部310a之間的中間平面(在圖4中未不出)。根據另一實施例，筆直的第三緣部304c在第一前端點320a處相對於與第一壁部308a垂直的法線方向319a傾斜小於預定最大傾斜值，和/或筆直的第三緣部304c在第二前端點320b處相對於與第二壁部310a垂直的法線方向319b傾斜小於預定最大傾斜值。預定的最大傾斜值可以為例如7度,或在另一實施例中為3度。這種筆直第三緣部或定向為垂直於第一壁部308a和第二壁部310a之間的中間平面的緣部被稱作不傾斜緣部。不傾斜的第三緣部304c與相對於第三緣部304c傾斜或彎曲的相鄰緣部304d、304e相交的點被稱作融合點321a、321b。根據實施例，融合點321a、321b與其最接近的壁部308a、310a之間的距離在第一壁部308a和第二壁部310a之間沿第三緣部304c的跨度的20%和40%之間的範圍內。在本文公開的主題的實施例中，前緣304通常朝段出口 326彎曲，從而使得前緣沿第一前端點320a和第二前端點320b之間的線向下遊延伸。本文中，下遊涉及平行於排放流的流動方向328的方向。換言之，根據本文公開的主題的實施例，前緣被配置為向前斜傾，即，沿排放流的流動方向斜傾。在另一實施例中，前緣的第一緣部304a是與第一壁部308a相交的緣部，如圖4所示。在此情形中，第一前端點320a是前緣304的第一緣部304a與第一壁部308a相交的點。同樣，在另一實施例中，前緣304的第二緣部304a是與第二壁部310a相交的緣部，如圖4所示。根據本文公開的主題的實施例，可以根據與本文參照尾緣描述的實施例類似的實施例配置尾緣306，只是尾緣306 —般是朝段入口 324至少部分彎曲和/或傾斜的，從而使得尾緣相對於第一尾端點330a和第二尾端點330b之間的線向上遊延伸。本文中，「上遊」涉及與排放流的流動方向328相反的方向。換言之，根據本文公開的主題的實施例，尾緣通常被配置為向後斜傾，即，與排放流的流動方向相反地斜傾。例如，在實施例中，類似於前端點320a、320b，第一尾端點330a被限定為尾緣306與第一壁部308a相交的點，並且第二尾端點330b被限定為尾緣與第二壁部310a相交的點。根據圖4所示的實施例，在第一壁部308a和第二壁部310a之間延伸的尾緣306面對段出口 326。在另一實施例中，同樣如圖4所示，尾緣306面對擴散器300的擴散器出口 313(見圖3)。根據實施例，尾緣具有第一緣部306a和第二緣部306b。尾緣306的第二緣部306b位於尾緣306的第一緣部306a和第二壁部310a之間。同樣,尾緣306的第一緣部306a位於尾緣306的第二緣部306b和第一壁部308a之間。根據另一實施例，尾緣306的第一緣部306a在尾緣306與第一壁部308a相交的第一尾端點330a處相對於垂直於第一壁部308a的法線方向332a朝段入口 324以角331a傾斜。根據另一實施例，尾緣306的第二緣部306b在尾緣與第二壁部310a相交的第二尾端點330b處相對於垂直於第二壁部的法線方向332b朝段入口 324以角331b傾斜。根據實施例，第一緣部306a、第二緣部306b，或如圖4所示，尾緣306的第一緣部306a和第二緣部306b兩者，可以被配置為彎曲的緣部。在這樣的實施例中，彎曲緣部306a、306b上的每個點都在此點的切線和相應的法線方向332a、332b之間分別限定傾角，該傾角從彎曲緣部306a、306b與第一壁部308a、第二壁部310a相交的尾端點330a、330b處延伸。類似於前緣304，尾緣306還包括第三緣部306c，其在所示實施例中筆直緣部。在其它實施例中，緣(前緣304或尾緣306)的第一和第二緣部在其間沒有另一緣部的情況下向彼此延伸。換言之，在這類實施例中，緣由第一緣部和第二緣部組成。根據本文公開的主題的撐材的另一設計參數是撐材或其段相對於擴散器或燃氣渦輪機的軸向方向309 (見圖3)的定向。在圖4所示的實施例中，如圖4所示，當看圖4的剖視圖時，外壁310和內壁308基本是筆直並且不彎曲的。即，外壁310和內壁308的表面大體為圓錐。如圖4所示，外壁310和內壁308甚至可以基本平行於彼此並且沿擴散器300的軸向長度的距離增加(增加較小)。圖5示出了根據本文公開的主題的不交錯的撐材段502的剖視圖。不交錯的撐材段502與軸向方向309 (也在圖3中示出)對齊。此外，圖5示出了對於燃氣渦輪機的特定操作條件(具體是對於燃氣渦輪機的特定負荷)的排放流的流動方向328。通常，燃氣渦輪機被設計為最好在預定條件(所謂的設計條件)下進行操作。撐材被設計為在設計條件下與流動方向對齊。然而，如果例如燃氣渦輪機的負荷改變，則流動方向改變並且至少部分撐材不再與排放流的流動方向對齊。這在圖5中示出，其中撐材段502的方向不與流動方向328對齊。反而，流動方向328與撐材段502的定向(其與軸向方向309對齊)偏離旋流角534。
圖6示出了根據本文公開的主題的交錯的撐材段602。交錯的撐材段602相對於軸向方向309以旋流角634傾斜。在圖6所示的操作條件下，排放流的流動方向328與撐材段602對齊，即，在圖6中燃氣渦輪機處於設計條件下。根據實施例，撐材不扭曲。例如，在另一實施例中，撐材在距第一壁部不同距離處的剖面互相平行對齊，或在另一實施例中，撐材在距第一壁部不同距離處的剖面的縱向方向互相平行對齊。因而，在實施例中，整個撐材相對於軸向方向轉動(交錯)。圖7示出了根據本文公開的主題的另一燃氣渦輪機擴散器700的一部分。燃氣渦輪機擴散器700的撐材702的包括不傾斜第三緣部704c的前緣704被配置為與圖3中的燃氣渦輪機擴散器300的撐材302的前緣304相同，並且不在此重複其描述。與圖3中的撐材302相反，撐材702包括筆直的尾緣706，並且在實施例中平行於撐材702的前緣704的不傾斜的第三緣部704c。根據實施例，第一壁或第一壁部是燃氣渦輪機擴散器的內壁/內壁部，例如，輪轂的壁或壁部。根據另一實施例，第二壁或第二壁部是燃氣渦輪機擴散器的外壁/外壁部，例如，外殼的壁或壁部。已經利用3D計算流體動力學(CFD)對具有六個撐材的燃氣渦輪機擴散器通道的60度扇形的計算說明了合成斜傾撐材(即對撐材的上和下壁段應用斜傾，如圖4所示)對擴散器性能的作用。在此情形中，通道的周期邊界在撐材的兩個表面中的每個上延伸。通過延長撐材的近壁段的翼弦完成合成斜傾，產生約25度的斜傾角，其向後與剩餘的未斜傾段在距兩壁約20%跨度處融合。在設計條件下進行計算，並且在12度的額外渦流被施加於設計入口渦流分布的偏離設計條件下進行計算，該偏離設計條件因而在下壁附近引起約32度的旋流角並且在中間跨度周圍引起18度的旋流角。結果與利用相同型面段的筆直撐材和利用與不斜傾段的弦長相同的弦長的類似計算的結果進行比較。兩種撐材(斜傾和筆直)都是不交錯的。在圖8a至圖11中示出了 CFD計算的結果。圖8a至圖8c示出了在距擴散器下壁不同距離處的設計條件下，對於距擴散器入口經向距離，斜傾撐材與筆直撐材相對比的表面靜態壓強分布。圖8a示出了對於筆直撐材和對於具有約25度斜傾角的斜傾撐材在下壁(輪轂)處的表面靜態壓強分布。圖8b示出了在與下壁相距上壁和下壁之間的跨度的5%的距離處的各自表面靜態壓強分布。圖8c示出了在與下壁相距上壁和下壁之間的跨度的11%的距離處的各自表面靜態壓強分布。如從圖8a至圖Sc中顯然可見的，具體在下壁處，與筆直撐材相比斜傾撐材的壓強變化減小。除了在施加12度的額外入口旋流的偏離設計條件下計算了表面靜態壓強分布之夕卜，獲得圖9a至圖9c的條件與圖8a至圖Sc的條件相對應。可以看出，通過減小撐材上的流動加速度並與筆直撐材相比淨增加向前區域中的壓強，合成斜傾的3D作用最小化逆向壓強梯度。圖1Oa圖示在設計入口旋流型面上施加12度額外旋流的偏離設計條件下如參照圖9a至圖9c描述的在內擴散器壁(輪轂)處流過斜傾撐材的流。反之，圖1Ob示出了使用筆直撐材的情況下相同條件下的流。如圖1Oa所示，即使在偏離設計條件下，斜傾撐材也不引起逆流並且應用的斜傾導致不分離的擴散器壁並且很大程度上最小化並延遲撐材表面上的流的分離。在另一方面，如從圖1Ob顯然可見的，在擴散器壁和筆直撐材表面上都可以觀察到大的分離，並且因此，在筆直撐材區域不能再保持橫跨撐材的流轉向或旋流降低，導致如圖1Ob的1036處所示的逆流。在圖11中示出了在偏離設計條件下兩類撐材沿擴散器的經向長度的總體1-D平均靜態壓強恢復係數Cp (其是由Cp= (P-P1)/ (Ptll-P1)給出的標準化壓強，其中P是局部平均靜態壓強，Pi是擴散器入口處的平均靜態壓強，POi是擴散器入口處的平均總壓強)的變化。與筆直撐材相反，可以看到由於改進擴散器通道中的流動情況因而在具有斜傾撐材的擴散器中剛好自撐材下遊開始總體壓強恢復提高更多。應該注意，用語「包括」並不排除其它元件或步驟，並且表示英語不定冠詞的用語「一」並不排除多個。此外，可以結合那些聯繫不同實施例描述的元件。還應該注意，權利要求中的附圖標記不應被理解成限制權利要求的範圍。為了概括本發明的上述實施例，可以這樣表述:
描述了一種包括撐材的燃氣渦輪機擴散器，該撐材具有在第一壁部和第二壁部之間延伸的前緣，其中，前緣的第一緣部在前緣與第一壁部相交的第一前端點處相對於與第一壁部垂直的法線方向朝擴散器段出口(即沿排放流的流動方向)傾斜。因而，前緣朝擴散器段出口部分地傾斜。
權利要求
1.燃氣渦輪機擴散器(100、300、700)，包括: 用於排放流的流路段(322)，所述流路段(322)在段入口(324)和段出口(326)之間延伸； 所述流路段(322)包括第一壁部(308a)和第二壁部(310a)； 撐材(202、302、502、602、702)，所述撐材具有在所述第一壁部(308a)和所述第二壁部(308b)之間延伸的前緣(204,304),所述前緣(204、304)面對所述段入口(324); 所述前緣(204、304)具有第一緣部(304a)和第二緣部(304b)，所述前緣(304)的所述第二緣部(304b)位於所述前緣(304)的所述第一緣部(304a)和所述第二壁部(310a)之間； 第一前端點(320a)，所述前緣(304)在所述第一前端點處與所述第一壁部(308a)相交；以及 第二前端點(320b)，所述前緣(30 4)在所述第二前端點處與所述第二壁部(310b)相交； 所述前緣(304)具有位於所述前緣(304)的第一緣部(304a)和所述前緣(304)的第二緣部(304b)之間的筆直的第三緣部(304c)； 所述前緣的所述第一緣部在所述第一前端點(320a)與所述第二前端點(320b)之間距離的20%至40%上延伸； 所述前緣(304)的所述第一緣部(304a)在所述第一前端點(320a)處相對於與所述第一壁部(308a)垂直的法線方向(319a)朝所述段出口(326)傾斜，由此減小了垂直於撐材的前緣的馬赫數。
2.根據權利要求1所述的燃氣渦輪機擴散器，進一步包括: 從所述第一前端點(320a)延伸的所述前緣(304)的第一緣部(304a);以及 從所述第二壁部(310a)延伸的所述前緣(304)的第二緣部(304b)。
3.根據權利要求1或2所述的燃氣渦輪機擴散器，進一步包括: 所述前緣(304)的所述第二緣部(304b在所述前緣(304)與所述第二壁部(310b)相交的所述第二前端點(320b)處相對於與所述第二壁部(310a)垂直的法線方向(319b)朝所述段出口(326)傾斜。
4.根據前述權利要求之一所述的燃氣渦輪機擴散器，進一步包括: 撐材(202、302、502、602、702)，所述撐材具有在所述第一壁部(308a)和所述第二壁部(3IOa)之間延伸的尾緣(206,306),所述尾緣(206、306)面對所述段出口(326); 所述尾緣(206、306)具有第一緣部(306a)和第二緣部(306b)，所述尾緣(306)的所述第二緣部(306b)位於所述尾緣(306)的所述第一緣部(306a)和所述第二壁部(310a)之間； 所述尾緣(306)的所述第一緣部(306a)在所述尾緣(306)與所述第一壁部(308a)相交的所述第一尾端點(330a)處相對於與所述第一壁部(308a)垂直的法線方向(332a)朝所述段入口(324)傾斜。
5.根據權利要求4所述的燃氣渦輪機擴散器，進一步包括: 從所述第一尾端點(320a)延伸的所述尾緣(306)的所述第一緣部(306a);以及 從所述第二壁部(310a)延伸的所述尾緣(306)的所述第二緣部(306b)。
6.根據權利要求4或5所述的燃氣渦輪機擴散器，進一步包括: 所述尾緣(306)的所述第二緣部(306b)，其在所述尾緣(306)與所述第二壁部(310a)相交的所述第二尾端點(330b)處相對於與所述第二壁部(310a)垂直的法線方向(332b)朝所述段入口(324)傾斜。
7.根據前述權利要求之一所述的燃氣渦輪機擴散器，其中，在所述第一前端點(320a)處，所述前緣(304)的所述第一緣部(304a)和垂直於所述第一壁部(308a)的所述法線方向(319a)之間的傾角(318a)在10度和45度之間的範圍內。
8.根據前述權利要求之一所述的燃氣渦輪機擴散器，其中，所述第三緣部將所述前緣的所述第一緣部與所述第二緣部連接。
9.一種燃氣渦輪機，包括根據權利要求1至8之一所述的燃氣渦輪機擴散器。
全文摘要
描述了一種燃氣渦輪機擴散器(300)，其包括撐材(302)，所述撐材具有在第一壁部(308a)和第二壁部(308b)之間延伸的前緣(304)，其中所述前緣(304)的第一緣部(304a)在前緣(304)與第一壁部(308)相交的第一前端點(320a)處相對於與所述第一壁部(308a)垂直的法線方向(319a)朝段出口(326)傾斜，即沿排放流的流動方向(328)傾斜。
文檔編號F01D25/16GK103154437SQ201180050304
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月7日 優先權日2010年10月18日
發明者S.格巴德博, 李延生 申請人:西門子公司