燃气涡轮发动机制造技术

一种燃气涡轮发动机(1)，其具有离心式压缩机(4)和径向涡轮(14)，离心式压缩机(4)和径向涡轮(14)安装到涡轮轴(2)上以便与轴一起绕轴的轴线Z旋转。在压缩机与涡轮之间的空气/气体流动路径中的多个燃烧室(10)绕轴的轴线沿周向间隔开。燃烧室(10)在空气/气体流动方向上是细长形的，并且每个燃烧室的纵向轴线相对于涡轮轴的轴线Z沿横向偏斜。燃烧室(10)可以围绕轴的轴线沿纵向弯曲，并且可以围绕轴线同心地对准。发动机可以具有位于压缩机径向外侧的回热器(8)，该回热器具有径向导向的流动通路，来自压缩机的空气被导向通过该流动通路。

Gas Turbine Engine

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃气涡轮发动机
本专利技术涉及燃气涡轮发动机和操作燃气涡轮发动机的方法。
技术介绍
已知燃气涡轮发动机具有联接到下游涡轮的上游旋转压缩机和位于流动路径中涡轮与旋转压缩机之间中的燃烧室。在燃气涡轮的基本操作中，空气流过压缩机，在压缩机中空气压力升高，燃料喷入压缩空气中，并在燃烧室中点燃，产生进入涡轮的高温废气流。高温废气流通过涡轮时膨胀降至排气压力，在此过程中产生涡轮轴功输出。涡轮轴功用于驱动压缩机，并可用于驱动可联接到轴上的其他装置，例如发电机。不用于轴功的能量在高温高速的废气中释放出来。较小的燃气涡轮发动机，有时被称为“小型涡轮”或“微型涡轮”，最近被开发出来，特别是用于分布式发电和热电联合应用。已知的微型和小型涡轮往往是简单的发动机，采用离心式压缩机和径向涡轮叶轮，每个具有单个级。在已知小型和微型涡轮中，废气和压缩空气通过一种称为回热器的热交换器形式，在该换热器中，热能从废气传递到燃烧室上游的压缩空气中，以提高发动机的整体效率。通常，已知的小型和微型燃气涡轮发动机的额定功率范围从30kW到1MW及以上。为了在发电中使用，已知将较小燃气涡轮发动机与发电机联合在通常称为“涡轮发电机”的单个组件中。在一些传统的大型燃气涡轮发动机中，压缩机、燃烧室和涡轮顺序排列成直线，使得空气在轴向通过发动机从一个装置流向另一个装置。轴流式涡轮风扇喷气发动机就是这种配置的一个示例。然而，在一些已知的小型和微型燃气涡轮发动机中，压缩机和涡轮在环形回热器内彼此相邻。压缩空气从压缩机径向向外被导向至回热器，在回热器中其转弯90°以沿第一轴向方向流过回热器，之后径向向内导向，然后沿相反轴向方向经过燃烧室并返回到涡轮。虽然已知的发动机是令人满意的，但是需要这样一种替代型燃气涡轮发动机：其能够克服或至少减轻已知发动机的一些缺陷。特别是，需要这样一种替代型燃气涡轮发动机：其比已知的具有等效功率输出的小型和微型燃气涡轮发动机更为高效。还需要这样一种燃气涡轮：其与具有等效功率输出的已知燃气涡轮发动机相比，更为紧凑和/或具有不同的整体形状。还需要一种在一系列操作条件下更加通用的燃气涡轮发动机。还需要一种具有增强的可扩展性的替代型燃气涡轮发动机。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种燃气涡轮发动机，其包括：能够绕轴的纵向轴线旋转的涡轮轴、离心式压缩机和径向涡轮，离心式压缩机和径向涡轮均安装到轴上以便与轴一起绕所述轴线旋转；以及在压缩机与涡轮之间的空气/气体流动路径中的多个燃烧室；其中，多个燃烧室围绕涡轮轴的所述纵向轴线沿周向间隔开，每个燃烧室在空气/气体流过燃烧室的方向上是细长形的，并且具有纵向轴线，其中，每个燃烧室的纵向轴线大致相对于涡轮轴的轴线沿横向方向布置。在一个实施例中，各个燃烧室沿纵向方向是弯曲形的，每个燃烧室的纵向轴线围绕涡轮轴的轴线而弯曲。在一个替代实施例中，各个燃烧室沿纵向方向是直线形的，并且每个燃烧室的轴线不在涡轮轴的纵向平面上延伸。各个燃烧室中的每一个燃烧室的纵向轴线也可以相对于涡轮轴的轴线沿径向倾斜。在根据发动机第一方面的燃气涡轮发动机中，各个燃烧室的纵向轴线不会聚在一个点上，特别是不会聚在涡轮轴的纵向轴线上。各个燃烧室的纵向轴线如果延长，不与涡轮轴的纵向轴线相交。各个燃烧室的纵向轴线不位于纵向延伸经过涡轮轴的轴线的平面内。各个燃烧室的纵向轴线各自相对于纵向延伸经过涡轮轴的轴线和经过燃烧室纵向轴线的平面沿切向偏斜。每个燃烧室的纵向轴线可以相对于涡轮轴的轴线沿横向方向大致偏斜至少30度，或至少40度，或至少45度，或至少50度，或至少55度，或至少65度，或至少70度，或至少75度，或至少80度，或至少85度，或90度。各燃烧室的纵向轴线可各自横向于涡轮轴轴线而偏斜大致90度。在一个实施例中，各燃烧室的纵向轴线基本上都位于一个公共平面中，所述公共平面横向于涡轮轴的轴线而延伸。在一个实施例中，各个燃烧室大致围绕涡轮轴的轴线沿纵向同心地延伸。在各燃烧室沿纵向方向呈直线形的情况下，各燃烧室的纵向轴线可各自与围绕涡轮轴的纵向轴线而同心地绘制的圆沿切向对准。在各个燃烧室沿纵向呈弯曲形的情况下，弯曲的程度在燃烧室的长度上可以是恒定的或者可以是变化的。各个燃烧室的纵向轴线可以围绕涡轮轴的轴线大致同心地弯曲。各个燃烧室中每一个燃烧室的纵向轴线可以围绕涡轮轴的轴线呈螺旋状。各个燃烧室可以围绕涡轮轴的轴线而布置在环形空间中。各个燃烧室至少在其大部分长度上可以是大致圆柱形的。各个燃烧室中的每个燃烧室都具有入口端和出口端，并且可以在其出口端逐渐变细。燃烧室的出口端可以向内逐渐变细，朝着出口变窄。在燃烧室沿纵向呈弯曲形的情况下，它们可以是弯曲圆柱体的形式，至少在其大部分长度上是如此。燃烧室可以是罐式燃烧器。在一个实施例中，有三个燃烧室，它们围绕涡轮轴的轴线沿周向间隔开。发动机可以具有环形回热器，该环形回热器具有用于接收来自离心式压缩机的压缩空气的第一组流动通路和交错在第一流动通路之间的第二组流动通路，第二组流动通路与涡轮流体连接，用于接收来自涡轮的废气。在一个实施例中，第一组流动通路大致沿径向方向延伸。在一个实施例中，回热器中的第二组流动通路大致沿轴向方向延伸。在另一个实施例中，回热器中的第二组流动通路大致相对于涡轮轴的轴线沿径向方向延伸。燃烧室可以位于回热器内径的径向外侧和回热器外径的径向内侧。发动机可以在离心式压缩机与燃烧室之间的流动路径中具有沿周向延伸的空气流缓冲通道。空气流缓冲通道可以通过相应的空气管道(例如管件)而与每个燃烧室流体连接。空气流缓冲通道可以分成多个扇区，每个扇区与各个燃烧室中的相应一个燃烧室流体连接。替代地，空气流缓冲通道可以限定基本连续的环形流动路径。在发动机具有回热器的情况下，空气流缓冲通道与第一组流动通路流体连接。在此实施例中，燃烧室可以位于空气流缓冲通道的径向内侧。发动机可以具有围绕压缩机的外径沿周向定位的扩散器。扩散器可以被配置为沿径向向外导向压缩空气。气流通过扩散器的方向可以基本上没有轴向分量。在发动机具有回热器的情况下，扩散器可以位于环形回热器的内径内，以将空气沿径向导入回热器中的第一组流动通路。在发动机没有回热器的情况下，扩散器可以如上所描述沿径向位于周向延伸的气流缓冲通道内，使得来自压缩机的压缩空气通过扩散器被导向到空气流缓冲通道内。发动机可具有围绕涡轮外径沿周向定位的喷嘴，用于将废气导向到涡轮上，并且其中发动机限定围绕喷嘴沿周向延伸的废气流缓冲通道，废气流缓冲通道与燃烧室和喷嘴流体连接。在发动机还具有沿周向延伸的空气流动缓冲室的情况下，发动机可以限定从空气流缓冲通道穿过各个燃烧室中的每一个燃烧室到废气流缓冲区的空气/气体流动路径，该空气/气体流动路径围绕涡轮轴的轴线大致沿周向方向循环。各条空气/气体流动路径中的每一条路径可以围绕涡轮轴的轴线而呈螺旋状，从空气流缓冲通道通过各个燃烧室中相应的一个燃烧室而到达废气缓冲通道。在一个实施例中，发动机限定了从扩散器到涡轮的空气/气体流动路径，该路径围绕涡轮轴的轴线在大致周向方向上循环。在一个实施例中，发动机限定了从扩散器到涡轮的空气/气体流动路径，该路径围绕涡轮轴的轴线而呈螺旋状。离心式压缩机和径向涡轮都可以安装在涡轮轴上，它们的叶片面向相同的轴向方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮发动机，其包括：能够绕轴线旋转的涡轮轴；离心式压缩机和径向涡轮，所述离心式压缩机和径向涡轮均安装在所述涡轮轴上以与所述涡轮轴一起绕所述轴线旋转；以及在所述压缩机与所述涡轮之间的空气/气体流动路径中的多个燃烧室；其中，所述多个燃烧室围绕所述涡轮轴的轴线沿周向间隔开，每个燃烧室在空气/气体流过所述燃烧室的方向上是细长形的，其中，每个燃烧室的纵向轴线相对于所述涡轮轴的轴线大致沿横向方向偏斜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.25 GB 1618016.81.一种燃气涡轮发动机，其包括：能够绕轴线旋转的涡轮轴；离心式压缩机和径向涡轮，所述离心式压缩机和径向涡轮均安装在所述涡轮轴上以与所述涡轮轴一起绕所述轴线旋转；以及在所述压缩机与所述涡轮之间的空气/气体流动路径中的多个燃烧室；其中，所述多个燃烧室围绕所述涡轮轴的轴线沿周向间隔开，每个燃烧室在空气/气体流过所述燃烧室的方向上是细长形的，其中，每个燃烧室的纵向轴线相对于所述涡轮轴的轴线大致沿横向方向偏斜。2.如权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃烧室沿纵向方向弯曲，并且每个燃烧室的纵向轴线围绕所述涡轮轴的轴线而弯曲。3.如权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃烧室沿纵向方向是直线形的，并且每个燃烧室的轴线不在所述涡轮轴的纵向平面上延伸。4.如权利要求3所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个燃烧室中每一个燃烧室的纵向轴线还相对于所述涡轮轴的轴线沿径向倾斜。5.如权利要求1至4中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个燃烧室的纵向轴线基本上位于一个公共平面内，所述公共平面横向于所述涡轮轴的轴线而延伸；并且/或者其中，所述多个燃烧室的纵向轴线各自横向于所述涡轮轴的轴线而偏斜90度。6.如权利要求1至5中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个燃烧室围绕所述涡轮轴的轴线大致同心地布置。7.如前述权利要求中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个燃烧室至少在其大部分长度上是大致圆柱形的。8.如权利要求7所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个燃烧室中的每个燃烧室都具有入口端和出口端，并且在它们的出口端逐渐变细。9.如前述权利要求中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述发动机具有环形回热器，所述环形回热器具有用于接收来自所述离心式压缩机的压缩空气的第一组流动通路和交错在所述第一流动通路之间的第二组流动通路，所述第二组流动通路与所述涡轮流体连接，用于接收来自所述涡轮的废气。10.如权利要求9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述回热器围绕所述离心式压缩机，所述第一组流动通路大致沿径向方向延伸。11....

【专利技术属性】
技术研发人员：K·姜，
申请(专利权)人：K·姜，
类型：发明
国别省市：英国,GB