燃氣渦輪機配置的製作方法
2023-10-09 09:01:54 1
專利名稱：燃氣渦輪機配置的製作方法
燃氣渦輪機配置 本發明涉及一種燃氣渦輪機配置。
更特別是本發明涉及一種燃氣渦輪機配置，包括通道，環形截 面，以便輸送燃燒氣體；定位在通道內，通過燃燒氣體驅動的渴輪機 葉片；擴散器，環形形式，以便擴散沿著其通道經過渦輪機葉片的燃 燒氣體；以及用於收集通過擴散器擴散的燃燒氣體的收集器，收集器 包括環形主要部分，以及定位在圍繞環形主要部分的位置處的縮頸出 口，在燃氣渦輪機配置的使用過程中，通過收集器收集的燃燒氣體圍 繞收集器的環形主要部分在相反方向上輸送，以便在相反方向上運行 到達收集器的縮頸出口處。
一種公知的這種燃燒渦輪機配置在附圖的圖1-4中表示。圖l是 配置的剖視透視圖，圖2是配置的局部縱向截面圖，圖3是表示燃燒 氣體經過配置的示意圖；以及圖4是圖3線IV-IV的截面圖。
參考圖1-4，燃氣渦輪機配置包括通道l，環形截面，以便輸送 燃燒氣體；定位在通道l內，通過燃燒氣體驅動的渦輪機葉片3;擴 散器5,環形形式，以便擴散沿著其通道經過渦輪機葉片3的燃燒氣 體；以及用於收集通過擴散器擴散的燃燒氣體的收集器7，收集器7 包括環形主要部分9，以及定位在圍繞環形主要部分9的位置處的縮 頸出口 11。
在燃氣渦輪機配置的使用過程中，燃燒氣體沿著通道1運行，驅 動渦輪機3，通過擴散器5擴散並且通過收集器7收集。離開擴散器 5的燃燒氣體在收集器7內形成第一和第二相反方向的渦流13a、13b， 見圖4。這些渦流13a、 13b通過離開擴散器5的軍邊緣15的燃燒氣 體流形成，並且向上滾動，如圖3箭頭所示。流動接著圍繞收集器7 的環形主要部分9對流，形成第一和第二相反方向的渦流13a、 13b。 這些渦流13a、 13b在收集器7的頂部縮頸出口 11處相遇，在相反方 向上運行。
燃燒氣體流離開罩邊緣15並且渦流13a、 13b在縮頸出口 11處相 遇造成流動中產生大量的熵。這是不利於燃氣渦輪機配置的效率。 發明內容按照本發明，提供一種燃氣渦輪機配置，包括通道，環形截面， 以便輸送燃燒氣體；定位在通道內，通過燃燒氣體驅動的渦輪機葉片； 擴散器，環形形式，以便擴散沿著其通道經過渦輪機葉片的燃燒氣體； 以及用於收集通過擴散器擴散的燃燒氣體的收集器，收集器包括環形 主要部分，以及定位在圍繞環形主要部分的位置處的縮頸出口，在燃 氣渦輪機配置的使用過程中，通過收集器收集的燃燒氣體圍繞收集器 的環形主要部分在相反方向上輸送，以便在相反方向上運行到達收集 器的縮頸出口處，其中收集器的縮頸出口包括分隔裝置，由此縮頸出 口處的相反方向的流動保持基本上分開。
在按照前面段落的配置中，最好是渦輪機葉片圍繞燃氣渦輪機配 置的中心線轉動，並且分隔裝置平行於該中心線運行，並且從該中心 線徑向延伸。
在按照前面段落的配置中，最好是擴散器具有管嘴，由此燃燒氣 體離開擴散器並進入收集器，分隔裝置包括在管嘴之上延伸的第一部 分以及延伸到管嘴一側的第二部分，並且第二部分徑向向內延伸到比
管嘴更靠近中心線的位置。
在按照前面段落的配置中，最好是第一部分的徑向面向內的側部
隨著離開第二部分的距離增加而離開中心線的距離增加。
在按照前面四個段落的任一段落的配置中，最好是分隔裝置包括平板。
在按照前面五個段落的任一段落的配置中，最好是擴散器具有彎 曲的罩邊緣，由此燃燒氣體離開擴散器並進入收集器，革邊緣具有可 操作以便增加燃氣渦輪機配置中壓力恢復的延伸部，並且延伸部包括 大致平面形式並且與彎曲軍邊緣形成不連續部的平邊緣延伸部。
在按照前面五個段落的任一段落的配置中，最好是擴散器具有彎 曲的軍邊緣，由此燃燒氣體離開擴散器並進入收集器，軍邊緣具有可 搮作以便增加燃氣渦輪機配置中壓力恢復的延伸部，並且延伸部包括 螺旋邊緣延伸部，該延伸部延續或延伸彎曲罩邊緣的曲線，以便形成 螺旋。
現在參考附圖，通過實例描迷本發明，附圖中
圖1 (已經參考)是公知燃氣渦輪機配置的剖視透視4圖2 (同樣已經參考)是圖1配置的局部縱向截面圖； 圖3(同樣已經參考)是表示經過圖1配置的燃燒氣體的通道的示 意圖4 (同樣已經參考)是圖3的線IV-IV的截面圖； 圖5是按照本發明的燃氣渦輪機配置的剖視透視圖； 圖6是圖5的配置的局部縱向截面圖； 圖7是表示經過圖5配置的燃燒氣體的通道的示意圖8是圖7的線vni-vin的截面圖9更加詳細地表示圖5的配置的分離器板的形式和位置；
圖IO表示圖9的分離器板的可選擇分離器板；
圖11表示圖5的配置的革邊緣的可能延伸部；
圖12、 13和14分別表示三個燃氣渦輪機配置中的燃燒氣體流；
圖15、 16和17是分別與圖12、 13和14相對應的平面圖18、 19和20是分別與圖12、 13和14相對應的側視圖21和22是分別與圖13和14相對應的透視圖；以及
圖23是前面附圖的平板的分隔裝置的可選擇形式。
具體實施例方式
在圖5-23中，圖l-4出現的相同元件標示相同的參考標號。
參考圖5-8，除了下面內容之外，圖5_8的配置與圖1-4相同，即 收集器7的縮頸出口 11包括分離器板19的分隔裝置，由此縮頸出口 11處相對方向上的渦流13a、 13b保持大致分離，即分離器板19將渦 流13a、 13b相互隔離。分離器板19平行於燃氣渦輪機配置的縱向軸 線A運行，並且從縱向軸線A徑向延伸。
防止渦流13a、 13b相遇減小了經過燃氣渦輪機配置的燃燒氣體流 動中熵的產生，因此改善該配置的效率。分離器板19具有的優點在 於它結構簡單，並且可以按照當前燃氣渦輪機配置收集器來改裝。
圖9表示圖5-8配置中的分離器板19的準確形狀和位置。擴散器 5具有管嘴35，由此燃燒氣體離開擴散器5並進入收集器7。分離器 板19包括在管嘴35之上延伸的第一部分37以及延伸到管嘴35 —側 的第二部分39。從圖9中可以看出第二部分"徑向向內延伸到比管 嘴35更加靠近中心線A的位置41。從圖9還可看出隨著離開第二部 分39的距離增加，第一部分37的徑向向內面向的側部4 3逐漸增加離開中心線A的距離.
圖10表示三個可選擇分離器板21、 23、 25的準確形狀。除了板 21與板19的側部43相對應的側部45保持離開中心線A的恆定距離 上之外，板n與板19相同。通過去除板21的比板21的側部45更 加徑向靠近中心線A的部分，板23可從板21導出。通過去除板23 的進一步徑向的內部，板25可從板23導出。注意到在板23、 25的 情況下，板23、 25的徑向向內面向的側部47保持離開中心線A恆定 距離處。還注意到側部47比擴散器5的管嘴35更加徑向離開中心線 A。
圖11表示圖5-8的配置的擴散器5的軍邊緣15的兩個可能的延 伸部29、 31。延伸部29、 31進行操作，以便增加燃氣渦輪機配置內 的壓力恢復，其大小在單獨使用分離器板時獲得的壓力恢復以上。延 伸部29、 31以更加受控的方式擴散燃燒氣體流動，減小收集器7內 的渦流。延伸部29包括平邊緣延伸部，並且是大致平面的形式，而 且與罩邊緣15形成不連續部。延伸部31包括螺旋邊緣延伸部，並且 延續或延伸革邊緣15的曲線以便形成螺旋。
圖12表示圖1-4的公知燃氣渦輪機的擴散器5和收集器7內的燃
燒氣體流動。注意到強渦流出現在收集器7的環形主要部分9內，並 且渦流13a、 13b的混合出現在收集器7的縮頸出口 11內。
圖13表示只包括分離器板19的燃氣渦輪機配置的擴散器5和收 集器7內的燃燒氣體流動，即不包括圖11所示的軍邊緣l5的延伸部 29、 31。注意到強渦流始終出現在收集器7的環形主要部分9內，但 是在收集器7的縮頸出口 11內不出現渦流13a、 Ub的混合。
圖14表示包括分離器板19和平邊緣延伸部29的燃氣渦輪機配置 的擴散器5和收集器7內的燃燒氣體流動。注意到只有弱渦流出現在 收集器7的環形主要部分9內，另外在收集器7的縮頸出口 11內不 出現渦流13a、 13b的混合。
圖15、 16和17是分別從圖12、 13和14獲得的視圖。分離器板 19在圖16和17中注意到。平邊緣延伸部29在圖l7中注意到。
圖18、 19和20是分別從圖12、 13和14的左側獲得的視圖。分 離器板91在圖19和20中注意到。平邊緣延伸部29在圖20中注意 到。
6圖21和22是分別與圖13和14相對應的透視圖。分離器板19在 圖21和22中注意到。平邊緣延伸部29在圖22中注意到。
在以上描述中，收集器7的縮頸出口 11內的分隔裝置採取平板的 形式。應該理解到分隔裝置可採取在縮頸出口 11內實現相反方向的 渦流13a、 13b的所需分離的其它形式。圖23表示可選擇的分隔裝置 33的實例，包括上部平板部分51和具有凹入側的下部大致三角形截 面部分53。應該注意到圖23所示的截面與圖9的第二部分39相對應， 並且圖9的第一部分37保持原樣，即平板。分隔裝置W的上部和下 部部分51、 53在與圖9的鈍角55的高度相對應的高度處相遇。
權利要求
1.一種燃氣渦輪機配置，包括通道，環形截面，以便輸送燃燒氣體；定位在通道內，通過燃燒氣體驅動的渦輪機葉片；擴散器，環形形式，以便擴散沿著其通道經過渦輪機葉片的燃燒氣體；以及用於收集通過擴散器擴散的燃燒氣體的收集器，收集器包括環形主要部分，以及定位在圍繞環形主要部分的位置處的縮頸出口，在燃氣渦輪機配置的使用過程中，通過收集器收集的燃燒氣體圍繞收集器的環形主要部分在相反方向上輸送，以便在相反方向上運行到達收集器的縮頸出口處，其中收集器的縮頸出口包括分隔裝置，由此縮頸出口處的相反方向的流動保持基本上分開。
2. 如權利要求l所述的配置，其特徵在於，渦輪機葉片圍繞燃氣 渦輪機配置的中心線轉動，並且分隔裝置平行於該中心線運行，並且 從該中心線徑向延伸。
3. 如權利要求2所述的配置，其特徵在於，擴散器具有管嘴，由此燃燒氣體離開擴散器並進入收集器，分隔裝置包括在管嘴之上延伸 的第一部分以及延伸到管嘴一側的第二部分，並且第二部分徑向向內 延伸到比管嘴更靠近中心線的位置。
4. 如權利要求3所述的配置，其特徵在於，笫一部分的徑向面向 內的側部隨著離開第二部分的距離增加而離開中心線的距離增加。
5. 如上述權利要求任一項所述的配置，其特徵在於，分隔裝置包 括平板。
6. 如上述權利要求任一項所述的配置，其特徵在於，擴散器具有 彎曲的罩邊緣，由此燃燒氣體離開擴散器並進入收集器，革邊緣具有 可操作以便增加燃氣渦輪機配置中壓力恢復的延伸部，並且延伸部包 括大致平面形式並且與彎曲軍邊緣形成不連續部的平邊緣延伸部。
7. 如權利要求l-5任一項所述的配置，其特徵在於，擴散器具有彎曲的罩邊緣，由此燃燒氣體離開擴散器並進入收集器，軍邊緣具有 可操作以便增加燃氣渦輪機配置中壓力恢復的延伸部，並且延伸部包 括螺旋邊緣延伸部，該延伸部延續或延伸彎曲軍邊緣的曲線，以便形 成螺旋。
全文摘要
一種燃氣渦輪機配置包括通道(1)，環形截面，以便輸送燃燒氣體；定位在通道(1)內，通過燃燒氣體驅動的渦輪機葉片(3)；擴散器(5)，環形形式，以便擴散沿著其通道經過渦輪機葉片(3)的燃燒氣體；以及用於收集通過擴散器擴散的燃燒氣體的收集器(7)，收集器包括環形主要部分(9)，以及定位在圍繞環形主要部分的位置處的縮頸出口(11)，其中通過收集器(7)收集的燃燒氣體圍繞收集器的環形主要部分(9)在相反方向上輸送，以便在相反方向上運行到達收集器的縮頸出口(11)處，其中收集器(7)的縮頸出口(11)包括分隔裝置(13)，由此縮頸出口(11)處的相反方向的流動保持分開。
文檔編號F01D25/30GK101495715SQ200780028092
公開日2009年7月29日 申請日期2007年7月24日 優先權日2006年7月25日
發明者P·羅奇 申請人:西門子公司