渦輪排氣倉室的製作方法

2023-07-27 07:33:06

專利名稱：渦輪排氣倉室的製作方法
技術領域：
本文所公開的主題涉及燃氣輪機，並且更具體地涉及用於燃氣渦輪發動機的排氣系統。
背景技術：
燃氣渦輪發動機燃燒壓縮空氣和燃料的混合物以產生熱燃燒氣體。燃燒氣體流經一個或多個渦輪葉片級以生成動力用於負載和/或壓縮機。燃氣渦輪發動機將燃燒氣體輸送到排氣系統中，該排氣系統在將燃燒氣體釋放到大氣之前減少燃燒氣體的能量。令人遺憾的是，現有的排氣系統由於尺寸約束、渦輪設計約束以及其它因素而包括急劇的轉向和膨脹。結果，現有排氣系統可形成顯著的背壓和流動分離，從而降低燃氣渦輪發動機的性能。

發明內容
在範圍上與初始要求得到專利保護的本發明相當的一些實施例在下文進行了概述。這些實施例並非意圖限制要求得到專利保護的本發明的範圍，而是這些實施例僅意圖提供對本發明可能形式的簡要概括。實際上，本發明可包含與下文闡述的實施例相似或不同的多種形式。根據第一實施例，一種系統包括渦輪發動機，該渦輪發動機包括圍繞第一縱軸線沿排氣流動通路設置在渦輪區段下遊的軸向-徑向擴散器區段。該系統還包括排氣倉室 (plenum)，排氣倉室包括設置成圍繞軸向_徑向擴散器區段的第一倉室部分，其中，第一倉室部分包括彎曲壁部分，該彎曲壁部分遠離軸向-徑向擴散器區段的圓周發散。排氣倉室還包括第二倉室部分，該第二倉室部分遠離第一倉室部分沿與第一縱軸線大致交叉的排氣倉室第二縱軸線向下遊延伸。根據第二實施例，一種系統包括渦輪排氣倉室。渦輪排氣倉室包括第一倉室部分， 該第一倉室部分包括具有與沿渦輪排氣倉室縱向地延伸的第二軸線大致交叉的第一軸線的軸向_徑向擴散器容器，其中，第一倉室部分包括彎曲壁部分，該彎曲壁部分遠離第一軸線在與第一軸線和第二軸線大致交叉的第一方向上沿彎曲通路發散。第一倉室部分還包括沿第一軸線彼此偏離的第一壁部分和第二壁部分，且第一壁部分和第二壁部分沿第一方向彼此發散。渦輪排氣倉室還包括第二倉室部分，該第二倉室部分遠離第一倉室部分沿排氣倉室第二軸線向下遊延伸。根據第三實施例，一種系統包括渦輪排氣倉室。渦輪排氣倉室包括第一倉室部分， 該第一倉室部分包括具有與沿渦輪排氣倉室縱向地延伸的第二軸線大致交叉的第一軸線的軸向-徑向擴散器容器。第一倉室部分還包括彎曲壁部分，該彎曲壁部分遠離第一軸線在與第一軸線和第二軸線大致交叉的第一方向上沿彎曲通路發散。渦輪排氣倉室還包括第二倉室部分，該第二倉室部分在第二方向上沿排氣倉室的第二軸線遠離第一倉室部分延伸，其中，第二倉室部分包括彼此偏離的第一壁部分和第二壁部分，且第一壁部分和第二壁部分沿第一方向或第二方向彼此發散。


當參照附圖閱讀如下詳細描述時，本發明的這些及其它特徵、方面和優點將變得更容易理解，所有附圖中的相似標號表示相似的零件，在附圖中圖1為具有改進的排氣倉室的燃氣渦輪發動機的實施例的示意性流動示圖；圖2為沿縱軸線截取的圖1中燃氣渦輪發動機的截面側視圖，示出了改進的排氣倉室的實施例；圖3為如圖1中所示的排氣倉室的一部分的實施例的剖面透視圖，示出了發散的壁部分
圖4為如圖1中所示的排氣倉室的實施例的截面側視圖，示出了彎曲壁部分；
圖5為圖4中的排氣倉室的局部截面側視圖6為圖4中的排氣倉室的頂視圖；以及
圖7為圖4中的排氣倉室的端視圖。
零件清單
10系統
12燃氣渦輪發動機
16空氣進氣區段
18壓縮機
20燃燒器區段
22渦輪
24排氣區段
26軸
28燃燒器殼體
30燃燒器
31圓周方向
32縱軸線
33倉室
36轉子組件
38葉輪
42軸向-徑向擴散器
44擴散器輸出口(output)
46徑向引導導葉
47圓周
48入口
50初始寬度
51寬度
52壁部分
54頂部3/9頁56 底部58 軸線60 軸線62第一倉室部分64彎曲壁部分72第二倉室部分74軸向-徑向擴散器容器76偏離距離78縱向端79徑向距離80彎曲通路81容器圓周82分流器89 上遊90 箭頭91中平面92軸向-徑向擴散器圓周93 下遊94第一距離95下遊流動通路96第二距離98第三距離108第一壁部分110第二壁部分112 第一寬度114 第一端116 第二寬度118 第二端120 角130下寬度132上寬度134 角
具體實施例方式下文將描述本發明的一個或多個特定實施例。為了提供對這些實施例的簡要描述，在說明書中可能未描述實際實現方式的所有特徵。應當認識到，在任何此種實際實現方式的開發中，如在任何工程或設計項目中一樣，必須作出許多特定實現方式的決定以實現開發者的特定目標，如遵循關於系統和關於商業的約束，這可能從一個實施方式到另一個實施方式而不同。此外，應當認識到，此種開發工作可能很複雜和耗時，但對於受益於本公
6開內容的普通技術人員來說，仍為設計、製作和生產的常規事項。在介紹本發明各種實施例的元件時用詞〃 一個〃、『『一種〃、『『該〃和〃所述〃 意在表示存在一個或多個元件。用語"包括"、「包含"和"具有"旨在為包括性的，以及表示可存在除所列元件之外的附加元件。本公開內容涉及一種包括排氣系統的燃氣渦輪發動機，該排氣系統提供改善的壓力恢復和降低的背壓，且因此提高了渦輪發動機的效率。當排出氣體經由軸向-徑向擴散器離開渦輪時，引導排出氣體穿過排氣管道，該排氣管道遠離軸(例如，沿大致交叉方向或徑向方向)的軸線向外延伸。排氣流方向的此變化(例如，軸向至徑向)可趨於導致湍流 (例如，氣體的旋流運動)和流動分離，這繼而又導致顯著的背壓。此外，當燃燒氣體經由軸向-徑向擴散器離開渦輪時，該氣體通常進入導致氣體突然膨脹的高容量排氣倉室中，這還導致倉室內湍流增大和在倉室和其它下遊構件中產生不均勻的氣流。本發明的實施例提供了一種排氣倉室，該排氣倉室提供在倉室內對排出氣體的逐漸三維膨脹和更均勻的流動，從而減小倉室內的背壓、流動分離和湍流。例如，排氣倉室的壁沿軸向方向、徑向方向和圓周方向彼此發散。此外，所公開的排氣倉室具有仿形壁，以減小與排出氣流進入倉室和流動朝排氣倉室出口轉向相關聯的性能損失。例如，仿形壁可圍繞軸向-徑向擴散器轉動導葉的外圓周逐漸彎曲和從該外圓周發散。這些仿形壁通過消除沿流動方向的突然膨脹區而減少低速區和流動分離。所公開的排氣倉室還可包括一個或多個分流器，該分流器減少了與軸向-徑向擴散器和倉室底部之間的空間約束相關的損失。 總體結果在於減小了背壓且提高了排氣系統中的流動均勻性，以及提高了燃氣輪機的功率和效率。此外，本文所述的排氣倉室比典型的排氣倉室更為緊湊，且使用較少材料，這降低了成本和設施所處的空間消耗。圖1為示出具有改進的排氣系統的燃氣渦輪發動機12的實施例的示意性流動示圖。在一些實施例中，系統10可包括飛行器、船舶、機車、動力生成系統或它們的組合。所示的燃氣渦輪發動機12包括空氣進氣區段16、壓縮機18、燃燒器區段20、渦輪22，以及排氣區段24。渦輪22經由沿渦輪發動機12的第一縱軸線32定向的軸26傳動地聯接到壓縮機18上。如箭頭所示，空氣可經由進氣區段16進入燃氣渦輪發動機12且流入壓縮機18 中，壓縮機18在空氣進入燃燒器區段20之前壓縮該空氣。所示的燃燒器區段20包括同心地或環形地圍繞軸26沿軸向設置在壓縮機18與渦輪22之間的燃燒器殼體28。來自壓縮機18的壓縮空氣進入燃燒器30，在其中，壓縮空氣可與燃燒器30內的燃料相混合併燃燒以驅動渦輪22。來自燃燒器區段20的熱燃燒氣體流經渦輪22，通過軸26來驅動壓縮機18。例如， 燃燒氣體可將原動力施加到渦輪22內的渦輪轉子葉片上，以使軸26旋轉。在流經渦輪22 之後，熱燃燒氣體經由排氣區段24流出燃氣渦輪發動機12。當燃燒氣體從排氣區段24傳遞至排氣倉室33時，倉室33以遠離渦輪發動機12第一縱軸線32的一定角度(例如，大約 90度)來引導燃燒氣體。換言之，排氣倉室33定向成與縱軸線32大致交叉或橫切，例如， 徑向方向。例如，所示的渦輪發動機12包括徑向管道或倉室33，以相對於縱軸線32以90 度轉向導送燃燒氣體。方向變化(例如，90度轉向)趨於引起湍流並增大渦輪上的背壓， 從而降低渦輪的效率。如下文將詳細闡述那樣，倉室33包括減小湍流、流動分離和背壓的各種改進。例如，倉室33可包括用於膨脹的一個或多個發散部分、分流器，以及用以減小湍流、流動分離和背壓的仿形或彎曲表面。圖2為圖1中的燃氣渦輪發動機12的截面側視圖，示出了圖1中的改進式排氣倉室33的實施例。如上文參照圖1所述，空氣經由空氣進氣區段16進入，且由壓縮機18壓縮。來自於壓縮機18的壓縮空氣流入燃燒器區段20中，且與燃料(例如，液體和/或氣體燃料)相混合。壓縮空氣和燃料的混合物通常在燃燒器區段20內燃燒，以產生高溫高壓燃燒氣體，該燃燒氣體在渦輪22內產生轉矩。具體而言，燃燒氣體將原動力施加到轉子組件 36的輪葉(例如，渦輪葉片)上，以使葉輪38和軸26轉動。如圖2中更為清楚示出的那樣，排氣區段24包括圍繞第一縱軸線32沿排氣流設置在渦輪區段22下遊的軸向-徑向擴散器區段42。軸向-徑向擴散器區段42沿第一縱軸線32環形地圍繞軸26引導燃燒氣體。 擴散器區段42的容積朝擴散器輸出口 44逐漸地增大，從而逐漸地減小擴散器區段42內的壓力和空氣流速度。在擴散器輸出口 44處，燃燒氣體以大約90度轉向且流入倉室33中。擴散器輸出口 44包括多個徑向引導導葉46(例如，轉動導葉)，其引導燃燒氣體通過90度轉向(例如， 軸向至徑向的方向)進入倉室33中，且改善了經過擴散器輸出口 44的流動均勻性。擴散器區段42設置成經過倉室33的入口 48，且擴散器輸出口 44流體地聯接到對應的倉室入口 48上。如圖2中所示，倉室33在倉室入口 48處的初始寬度50類似於擴散器輸出口 44的寬度51。因此，燃燒氣體在進入倉室33時不會經歷突然膨脹和壓降。如下文詳細描述的那樣，倉室33構造成用以沿徑向方向、軸向方向和圓周方向提供三維排氣擴散。倉室33包括沿徑向方向、軸向方向和圓周方向的發散壁，以及用以減少流動分離的仿形表面。例如，燃燒氣體沿倉室33內的空氣動力表面(例如，偏離壁部分52) 流動。壁部分52依靠其具有曲率的設計可描述為空氣動力特性的，以便減小流阻、湍流、流動分離和背壓。此外，這些壁部分52發散，使燃燒氣體能夠在倉室33內逐漸地膨脹，從而逐漸地降低燃燒氣體的能量。倉室33還圍繞轉動導葉46彎曲，以使燃燒氣流逐漸地沿徑向轉向而遠離燃氣渦輪發動機12的軸線32。圖3為圖2中所示的倉室33的實施例的剖面透視圖。如下文所述，倉室33提供了沿軸向方向、徑向方向和圓周方向的三維膨脹。例如，倉室33沿彼此大致橫切(例如，垂直)的軸線32、58和60擴張。倉室33還相對於轉動導葉46沿圓周方向31擴張。如圖所示，由方向32所示的χ軸線為燃氣渦輪發動機12的縱軸線；由方向58所示的y軸線為倉室33的縱軸線；以及由方向60所示的ζ軸線為倉室33的大致交叉軸線。軸線58和60還可描述為相對於燃氣渦輪發動機12縱軸線32的徑向軸線。此外，軸線32可描述為倉室33 的大致交叉軸線，類似於軸線58，但與軸線58大致交叉。鑑於這些軸線或方向31，32，58和 60，倉室33提供沿軸向方向32、徑向方向58和/或60以及圓周方向31的三維膨脹。倉室33包括設置成圍繞軸向_徑向擴散器區段42的第一倉室部分62。如上文參照圖2所述，擴散器區段42引導燃燒氣體經由徑向引導導葉46進入倉室33中。如圖3 中更為清楚示出的那樣，徑向引導導葉46可為圓形(例如，漸縮的環形或圓錐形結構)並圍繞第一縱軸線32同心地設置。因此，燃燒氣體可沿徑向向外且遠離軸26的軸線32圍繞環形擴散器輸出口 44的圓周47離開擴散器區段42。例如，第一倉室部分62包括彎曲壁部分64，該彎曲壁部分64構造成圍繞擴散器區段42沿圓周方向31使排氣流從圓周47逐漸地轉向和發散。如下文所述，彎曲壁部分64包括壁部分52，該壁部分52沿第一方向58 和第二方向60 二者遠離彼此發散。當燃燒氣體遠離第一縱軸線32行進時，壁部分52使流動通路的寬度逐漸變寬。如圖3中所示，倉室33的底部56可更靠近擴散器輸出口 44。因此，發散的壁部分52可朝倉室33的底部56彼此更加接近。擴散器輸出口 44的該偏心位置與彎曲壁部分64—起提供了燃燒氣流沿圓周方向31的周向膨脹。如下文所述，彎曲壁部分64和發散壁部分52減小了倉室33內的湍流、背壓和流動分離，同時在將氣體引導穿過倉室33時提供了更為均勻的流動。圖4為示出仿形結構的倉室33的截面側視圖。倉室33包括第一倉室部分62和第二倉室部分72。第一倉室部分62包括具有第一軸線32的軸向-徑向擴散器容器74，其中， 第一軸線32表示渦輪發動機12的第一縱軸線，與沿倉室33縱向地延伸的第二軸線或第二縱軸線60大致交叉。軸向-徑向擴散器容器74並未居中地定位在第一倉室部分62中，因此第一軸線32和第二軸線60彼此偏離一定的偏離距離76。第一倉室部分62包括相對於第二軸線60設置在倉室33的第一縱向端78處的彎曲壁部分64。第一倉室部分62的彎曲壁部分64沿彎曲通路80在遠離第一軸線32朝向第二軸線60以及與第一軸線32和第二軸線60兩者大致交叉的第一方向58上發散。更具體而言，彎曲壁部分64從第一區56 (例如，鄰近底部56)到第二區54(例如，鄰近頂部54)遠離第一軸線32發散。換言之，彎曲壁部分64和容器74圓周81 (例如，擴散器區段42的圓周47)之間的徑向距離79沿彎曲通路80逐漸增大，該彎曲通路80對應於圍繞縱軸線32的圓周方向31。因此，熱燃燒氣體沿彎曲通路80行進而受到沿圓周方向31的周向膨脹和沿徑向方向58的徑向膨脹。在一些實施例中，分流器82可在軸向-徑向擴散器容器74與倉室33的第一倉室部分62的第一區56之間延伸。分流器82可引導燃燒氣體流遠離底部或第一區56，例如，沿彎曲通路80 引導。因此，分流器82可防止回流，該回流可由於擴散器輸出口 44與第一區56之間的空間約束而出現在第一區56與擴散器輸出口 44之間。燃燒氣流從第一倉室部分62引向第二倉室部分70。第二倉室部分70遠離第一倉室部分62沿與第一軸線32大致交叉的第二軸線60向下遊延伸。如圖5中更為詳細描述的那樣，第一倉室部分62的仿形形狀或彎曲形狀有助於將燃燒氣體的擴散從第一倉室部分62朝第二倉室部分70引導，而沒有與直線幾何結構相關的轉向和進入損失。圖5為在圖4中的線5-5內截取的倉室33的局部截面側視圖，示出了倉室33內的燃燒氣體從軸向_徑向擴散器區段42的流動。如上文所述，倉室33包括第一倉室部分 62和第二倉室部分70。第一倉室部分62設置成圍繞軸向-徑向擴散器區段42。如箭頭 90所示，燃燒氣體沿徑向擴散越過軸向-徑向擴散器區段42的圓周92。例如，徑向擴散90 可在徑向方向58上越過倉室33延伸和在徑向方向60上沿倉室延伸，或以其間的任何角度延伸。如圖所示，一部分的徑向擴散90相對於經過擴散器區段42的軸線32的中平面91 引向上遊89，而一部分的徑向擴散90相對於中平面91引向下遊93。分流器82大致沿倉室33的底部56設置中平面91處，從而分離上遊89和下遊93的流動。換言之，分流器82 阻止下遊93流動反向至上遊89流動方向。在下遊93側，燃燒氣體在下遊流動通路95中沿軸線60流動。在上遊89側，燃燒氣體沿彎曲通路80在彎曲壁部分64與擴散器區段42 的圓周92之間流動，以便經歷大約0度至180度的逐漸轉向。彎曲壁部分64和圓周92限定彎曲通路80的相對彎曲邊界。彎曲通路80在分流器82處開始，且越過中平面91延伸至頂部54。因此，所示的彎曲通路80延伸經過大約 180度的轉向以將熱燃燒氣體逐漸重新引至下遊流動通路95。此外，彎曲壁部分64大致在第一方向58和/或圓周方向31上沿至少部分地圍繞軸向_徑向擴散器區段42的圓周92 的彎曲通路80從該圓周92發散。更具體而言，第一倉室部分62包括擴散器區段42的圓周92與彎曲壁部分64的第一區56之間的第一距離94。沿大致在第一方向58和/或圓周方向31上的彎曲通路80，彎曲壁部分64與擴散器區段42的圓周92之間的間隙增加至比第一距離94更大的第二距離96。進一步沿朝向第二區54的相同彎曲通路80，彎曲壁部分 64之間的間隙增加至比第二距離96更大的第三距離98。因此，彎曲壁部分64遠離第一區 56與第二區54之間的軸向-徑向擴散器區段42的圓周92發散，從而沿周向擴張，同時使沿徑向離開擴散器區段42的燃燒氣流轉向。此外，彎曲壁部分64的輪廓在引導流動時，最大限度地減小通常與更為直線結構相關的損失。換言之，彎曲壁部分64的彎曲邊界和圓周 92提供逐漸膨脹(例如，94，96，98)而沒有任何急劇變化。除具有逐漸膨脹的彎曲通路80外，倉室33提供了沿其它方向的膨脹以容許氣體在整個倉室33內的逐漸擴散。圖6示出了從圖4中的線6-6的視角截取的倉室33的實施例的頂視圖，示出了第一倉室部分62和第二倉室部分70沿軸線60的擴張。虛線表示第一倉室部分62內的軸向-徑向擴散器容器74的位置。倉室33沿縱軸線60逐漸擴張，具有定位在第一倉室部分62的第一端114的第一寬度112和定位在第二倉室部分70的第二端 118的第二寬度116。第一寬度112小於第二寬度116。第二寬度116與第一寬度112的比例可在大約3 1、2 1或1.5 1之間的範圍變化。通過進一步舉例，該比例可為大約 2,1. 9,1. 8,1. 7,1. 6、1· 5或1. 4。在一些實施例中，第一寬度112可比第二寬度116小大約 50%、45%、40%、35%、30%或25%。然而，該比例可在倉室33的不同實現方式之間而有所變化。第一倉室部分62和第二倉室部分70兩者均包括沿倉室部分62和70在方向60 上延伸的第一壁部分108和第二壁部分110。第一壁部分108和第二壁部分110在方向32 上沿軸向_徑向擴散器容器74的縱軸線32彼此偏離。如圖6中所示，第一壁部分108和第二壁部分110大致從第一端114到第二端118彼此發散。在所示的實施例中，第一壁部分108和第二壁部分110包括或表示發散的平壁部分。然而，壁部分108和110的一些實施例可包括沿方向60的發散彎曲壁部分。第二壁部分110沿倉室33的縱軸線60相對於第一壁部分108以角120從第一壁部分108發散，其中第一壁部分108平行於軸線60。在一些實施例中，角120可在大約4度至0.5度、3度至1度，或2度至1.5度之間的範圍變化。 例如，角120可為大約2. 3、2. 2、2. 1、2. 0、1. 9、1. 8或1. 7度，或其間的任何角。在一些實施例中，角120為常數。在其它實施例中，角120可沿第二壁部分110的長度變化。角120容許第一壁部分108和第二壁部分110在第一倉室部分62和第二倉室部分70中沿倉室33 的縱軸線在方向60上發散。在一些實施例中，第一壁部分108可沿倉室33的縱軸線60相對於第二壁部分110以一定角度從第二壁部分110發散，其中第二壁部分110平行於軸線 60。從第一倉室部分62到第二倉室部分70的逐漸膨脹通過容許更為逐漸的系統擴散和提供更均勻的流動而提高了倉室33的性能。另外，使第二壁部分108成角120減少了倉室33 在第一倉室部分62中所需的材料量。圖7為從圖4中的線7-7的視角所截取的倉室33的實施例的端視圖，示出了第一倉室部分62和第二倉室部分70沿軸線58的擴張。倉室33包括第一倉室部分62、第二倉室部分70，以及設置在第一倉室部分62中的軸向-徑向擴散器容器74。如圖7中所示，倉室33沿方向58逐漸地擴張，具有接近第一區56的下寬度130和接近第二區54的上寬度 132。下寬度130小於上寬度132。上寬度132與下寬度130的比例可在大約3 1、2 1 或1.5 1之間的範圍變化。通過進一步舉例，該比例可為大約2、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5 或1.4。在一些實施例中，下寬度130可比上寬度132小大約50%、45%、40%、35%、30% 或 25%。如上文所述，第一倉室部分62和第二倉室部分70包括在方向32上沿軸向-徑向擴散器容器74的縱軸線彼此偏離的第一壁部分108和第二壁部分110。在所示的實施例中， 第一壁部分108和第二壁部分110包括或表示發散的平壁部分。然而，壁部分108和110的一些實施例可包括沿方向58的發散彎曲壁部分。第二壁部分110相對於倉室33的方向58 以角134從第一壁部分108發散。在一些實施例中，角134可在大約4度至0.5度、3度至 1度，或2度至1.5度之間的範圍變化。例如，角134可為大約1.3、1.2、1. 1,1.0,0.9,0.8 或0.7度，或其間的任何角度。在一些實施例中，角134可與角120相同。該角134還減少了倉室33在第一倉室部分62中所需的材料量。在一些實施例中，角120為常數。在其它實施例中，角120可沿第二壁部分110的長度變化。角134容許倉室33的第一壁部分108 和第二壁部分110在至少第一倉室部分62中沿第一方向58發散。在一些實施例中，第一壁部分108和第二壁部分110在第一倉室部分62和第二倉室部分70兩者中沿方向58發散。在一些實施例中，如圖6和圖7中所示，第一壁部分108和第二壁部分110可在方向58 和60兩者上彼此發散。例如，壁部分108和110可在兩個倉室部分62和70中從底部56 到頂部54和從第一端112到第二端118發散。沿第一方向58和第二方向60兩者的發散容許氣流從第一倉室部分62朝第二倉室部分70逐漸的系統擴散，從而減小了湍流、流動分離和背壓。所公開的實施例的技術效果包括在倉室33中的三維擴散，其中流動邊界之間的逐漸發散沿軸向方向、徑向方向和圓周方向。例如，倉室33顯著減少或消除在軸向方向、 徑向方向和圓周方向上的急劇膨脹區，以便減小湍流、流動分離和背壓。如上文所述，倉室 33包括彎曲壁部分64，以減小燃氣氣體從軸向_徑向擴散器區段42進入倉室33的進入損失，以及減小與將流動引向倉室33的出口相關的轉向損失。例如，彎曲壁部分64有助於在圓周方向31上沿彎曲通路80引導燃燒氣體流，同時還逐漸地使燃燒氣體膨脹。倉室33 還包括壁部分108和110，該壁部分108和110在第一方向58 (例如，大致交叉)和第二方向60 (例如，縱向地)上沿倉室33的軸線32發散，以便容許在整個倉室33內逐漸的系統擴散。此外，分流器82有助於導引和引導在第一倉室部分62的第一區段56附近離開的流動，以防止因第一區段56與軸向-徑向擴散器區段42之間的空間約束而造成的回流。總之，這些特徵改善了倉室33的總體性能。本書面說明使用了包括最佳模式的實例來公開本發明，並且還使得本領域的普通技術人員能夠實施本發明，包括製作和使用任何裝置或系統以及執行任何所結合的方法。 本發明可取得專利的範圍由權利要求限定，並且可包括本領域的普通技術人員所構思出的其它實例。如果這些其它實例具有與權利要求的字面語言並無不同的結構元件，或者如果這些其它實例包括與權利要求的字面語言無實質差異的同等結構元件，則認為這些實例落在權利要求的範圍之內。
權利要求
1.一種系統，包括渦輪發動機(12)，所述渦輪發動機(12)包括圍繞第一縱軸線(32)沿排氣流動通路設置在渦輪區段(22)下遊的軸向-徑向擴散器區段(42)；以及排氣倉室(33)，所述排氣倉室(33)包括設置成圍繞所述軸向-徑向擴散器區段(42) 的第一倉室部分(62)，其中，所述第一倉室部分(62)包括彎曲壁部分(64)，所述彎曲壁部分(64)沿至少部分地圍繞所述軸向-徑向擴散器區段(42)的圓周(92)的彎曲通路(80) 遠離所述軸向-徑向擴散器(42)的圓周(92)發散，以及所述排氣倉室(33)包括第二倉室部分(72)，所述第二倉室部分(72)遠離所述第一倉室部分(62)沿與所述第一縱軸線(32) 交叉的所述排氣倉室(33)的第二縱軸線(60)向下遊延伸。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述排氣倉室(33)的第一倉室部分(62) 沿與所述第一縱軸線(32)和所述第二縱軸線(60)交叉的第一方向(58)發散。
3.根據權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述彎曲壁部分(64)沿所述第一方向 (58)遠離所述圓周(92)發散。
4.根據權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述排氣倉室(33)的第二倉室部分(72) 在第二方向(60)上沿所述第二縱軸線(60)遠離所述軸向-徑向擴散器區段(42)發散。
5.根據權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述彎曲壁部分(64)相對於所述第二縱軸線(60)設置在所述排氣倉室(33)的第一縱向端(78)處。
6.根據權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述排氣倉室(33)的第一倉室部分(62) 和第二倉室部分(64)在第二方向(60)上沿所述第二縱軸線(60)遠離所述軸向_徑向擴散器區段(42)發散。
7.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述第一縱軸線(32)和所述第二縱軸線 (60)彼此偏離一定的偏離距離(76)。
8.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述彎曲壁部分(64)在從所述第一縱軸線(32)朝向所述第二縱軸線(60)的第一方向(58)上沿彎曲通路(80)遠離所述軸向-徑向擴散器區段(42)的圓周(92)發散。
9.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述排氣倉室(33)的第一倉室部分(62) 沿與所述第一縱軸線(32)和所述第二縱軸線(60)大致交叉的第一方向(58)發散，所述彎曲壁部分(64)在所述第一方向(58)上遠離所述圓周(92)發散，以及所述排氣倉室(33) 的第二倉室部分(64)在第二方向(60)上沿所述第二縱軸線(60)遠離所述軸向_徑向擴散器區段(42)發散。
10.一種系統，包括渦輪排氣倉室(33)，其包括第一倉室部分(62)，所述第一倉室部分(62)包括具有與沿所述渦輪排氣倉室(33)縱向地延伸的第二軸線(60)交叉的第一軸線(32)的軸向-徑向擴散器容器(74)，其中，所述第一倉室部分(62)包括在與所述第一軸線(32)和所述第二軸線(60)交叉的第一方向 (58)上沿彎曲通路(80)遠離所述第一軸線(32)發散的彎曲壁部分(64)，所述第一倉室部分(62)包括沿所述第一軸線(32)彼此偏離的第一壁部分(108)和第二壁部分(110)，以及所述第一壁部分(108)和所述第二壁部分(110)在所述第一方向(58)上彼此發散；以及第二倉室部分(72)，所述第二倉室部分(72)遠離所述第一倉室部分(62)沿所述排氣倉室(33)的第二軸線(60)向下遊延伸。
全文摘要
本發明涉及渦輪排氣倉室。根據一個實施例，一種系統包括渦輪發動機(12)，該渦輪發動機(12)包括圍繞第一縱軸線(32)沿排氣流動通路設置在渦輪區段(22)下遊的軸向-徑向擴散器區段(42)。該系統還包括排氣倉室(33)，該排氣倉室(33)包括設置成圍繞軸向-徑向擴散器區段(42)的第一倉室部分(62)，其中第一倉室部分(62)包括彎曲壁部分(64)，該彎曲壁部分(64)遠離軸向-徑向擴散器區段(42)的圓周(92)發散。排氣倉室(33)還包括第二倉室部分(72)，該第二倉室部分(72)遠離第一倉室部分(62)沿與第一縱軸線(32)交叉的排氣倉室(33)的第二縱軸線(60)向下遊延伸。
文檔編號F01D25/30GK102434232SQ201110283440
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月15日 優先權日2010年9月15日
發明者D·D·南達, R·普魯蒂 申請人:通用電氣公司