用于燃气涡轮发动机的排气系统技术方案

一种燃气涡轮发动机具有排气系统(12)，该排气系统(12)使用V形结构(23a)形成蜗壳出口(19)的周边。当排气流体流(27)移动到排气系统排气管(18)中时，使用V形结构(23a)有助于混合排气流体流(27)。排气流体流(27)的混合有助于降低排气流体流(27)的温度并改善通风流体流(22)。

Exhaust System for Gas Turbine Engine

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃气涡轮发动机的排气系统
本专利技术所公开的实施例总体上涉及陆基燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于陆基燃气涡轮发动机中的排气系统。
技术介绍
燃气涡轮发动机通常具有压缩机部分、具有多个燃烧室的燃烧部分和涡轮部分。环境空气在压缩机部分中被压缩并被输送到燃烧部分中的燃烧室。燃烧室将压缩空气与燃料混合并点燃混合物产生燃烧产物。燃烧产物以湍流方式高速流动。燃烧产物经由过渡管道输送到涡轮部分。在涡轮部分内是成排的叶片组件。旋转叶片组件联接到涡轮转子。当燃烧产物通过涡轮部分膨胀时，燃烧产物使叶片组件和涡轮转子旋转。涡轮转子可连接到发电机并用于发电。作为这种活动的结果，产生了排气产物。在燃气涡轮发动机的运行过程中，管理燃气涡轮发动机的排气产物是重要的。
技术实现思路
简而言之，本专利技术的各方面涉及陆基燃气涡轮发动机内的排气系统。然而，在此讨论的概念也适用于基于船用的燃气涡轮发动机。本专利技术的一个方面可以是一种燃气涡轮发动机，该燃气涡轮发动机包括燃气涡轮发动机，其具有涡轮部分；连接到该涡轮部分的排气系统，其中，该排气系统包括：用于容纳排气流体流的蜗壳，其中，该排气流体流移动穿过蜗壳通道到达蜗壳过渡管道，其中，该蜗壳过渡管道具有形成蜗壳出口的周边，其中，该周边由多个V形结构形成；以及围绕蜗壳过渡管道的排气管，其中，当排气流体流移动穿过该排气管时，从该蜗壳出口离开的排气流体流与通风流体流混合，从而形成组合的流体流。本专利技术的另一方面可以是一种燃气涡轮发动机的排气系统，该排气系统具有用于容纳排气流体流的蜗壳，其中，该排气流体流移动穿过蜗壳通道到达蜗壳过渡管道，其中，该蜗壳过渡管道具有形成蜗壳出口的周边，其中，该周边由多个V形结构形成；以及围绕蜗壳过渡管道的排气管，其中，当排气流体流移动穿过该排气管时，从蜗壳出口离开的排气流体流与通风流体流混合，从而形成组合的流体流。本专利技术的又一方面可以是一种用于燃气涡轮发动机的蜗壳，该蜗壳具有用于容纳来自该燃气涡轮发动机的涡轮部分的排气流体流的蜗壳通道；以及过渡管道，该过渡管道具有形成圆形蜗壳出口的周边，其中来自这些蜗壳通道的排气流体流穿过该过渡管道，其中该周边形成多个V形结构。附图说明图1示出了燃气涡轮发动机的一部分的横截面；图2示出了燃气涡轮发动机中使用的排气系统；图3示出了排气系统的示意图；图4示出了排气系统的可选实施例的视图；图5示出了排气系统的可选实施例的视图。具体实施方式为了便于理解本公开的实施例、原理和特征，在下文中参考说明性实施例中的实现来解释它们。然而，本公开的实施例不限于在所描述的系统或方法中使用。下文中描述的构成各种实施例的组分和材料是说明性的而非限制性的。将执行与本文所述材料相同或相似功能的许多合适的组分和材料旨在涵盖在本公开的实施例的范围内。关于陆基燃气涡轮发动机的排气系统，专利技术人认识到传统的基于蜗壳的排气系统在蜗壳出口处具有高速流动的旋转涡流。这些与燃气涡轮发动机内的通风流相互作用。流的相互作用导致速度和温度失真，为了下游系统的有效运行，这需要进一步调节。本专利技术人还认识到，燃气涡轮发动机需要增加通风流到废气中的夹带，使得在没有通风风扇的情况下可以喷射组合的流，而这通常是不够的。图1示出了一部分燃气涡轮发动机10的横截面。横截面视图示出了涡轮部分11连接到排气系统12的位置。在燃气涡轮发动机10的运行过程中，流体流沿着纵向轴线A从涡轮部分11向下游移动到排气系统12。一旦流体流移动到排气系统12中，流体流最终沿径向R1移动离开燃气涡轮发动机10的轴线。如本文使用的，“上游”和“下游”用于指代移动穿过燃气涡轮发动机10时的流体流，其中，流体流从上游移动穿过燃气涡轮发动机10到下游。“流体流”是指空气和/或燃料的流。转到图2和3，示出了排气系统12。排气系统12具有容纳来自排气入口14的排气流体流27的蜗壳15。排气流体流27来自涡轮部分11。一旦排气流体流27进入排气入口14，其穿过蜗壳通道21朝向蜗壳过渡管道16移动。当排气流体流27朝向蜗壳过渡管道16向外移动时，排气流体流27穿过蜗壳通道21的移动可以包括圆周分量和径向分量。在其向上移动穿过蜗壳过渡管道16时，这种穿过蜗壳通道的运动产生涡流。当排气流体流27径向向外移动时，其朝向由V形结构23a的周边20形成的蜗壳出口19移动。排气流体流27然后移动到围绕蜗壳过渡管道16的排气管18中。蜗壳15还可以由包围燃气涡轮发动机10的壳体13围绕。通风流体流22在壳体13内沿着燃气涡轮发动机10移动。在壳体13连接到排气管18的情况下，通风流体流22可以沿着蜗壳15和蜗壳过渡管道16的外侧移动。通风流体流22的温度通常低于排气流体流27的温度。当通风流体流22与排气流体流27混合时，组合的流体流具有较低的总温度。蜗壳过渡管道16具有由多个V形结构23a形成的周边20。在图3中形成周边20的V形结构23a是具有扁平顶点的三角形。在图3中，每个V形结构23a在与另一个V形结构23a相同的方向上延伸。在图3中，每个V形结构23a相对于燃气涡轮发动机10的纵向轴线A径向向外R1延伸。虽然图2和3所示的V形结构23a具有扁平顶点，但是它们也可以形成为具有圆形的顶点，这取决于通风流体流22与排气流体流27的期望混合。蜗壳过渡管道16是圆锥形的。形成图2和3中的蜗壳出口19的周边20具有大致圆形的形状。虽然示出了圆形蜗壳出口19，但是应当理解还可以使用其他形状，例如矩形、椭圆形或多边形。另外，虽然蜗壳过渡管道16显示为圆锥形，但是蜗壳过渡管道16可以采用其他形状，例如矩形等。在图2和3中，蜗壳过渡管道16的半径随着其在关于纵向轴线A径向向外的方向R1上延伸而增大。应当理解，在蜗壳过渡管道16不是圆锥形状的情况下，当蜗壳过渡管道16从燃气涡轮发动机10的纵向轴线A径向向外远离R1延伸时，蜗壳过渡管道16的宽度可以增加。多个V形结构23a使得用于形成组合的流体流29的排气流体流27和通风流体流22的混合和夹带增加。得到的混合比标准系统中出现的混合更快地降低了排气流体流27的温度。排气流体流27与通风流体流22的混合和夹带的增加进一步促进了排气流体流27与组合的流体流29通过排气管18的运动。由于组合的流体流29有助于排放气体的移除，温度的降低和排气流体流27与放气流体流22一起运动的增加减少或消除了对排气系统12中的通风风扇的需要。另外，可以改变泄漏检测器的使用，使得由于排气流体流27的温度降低，燃料泄漏检测器可以移动得更靠近蜗壳出口19。这是因为泄漏检测器应该被定位以避免可能导致泄漏检测器故障的过高温度。泄漏检测器靠近蜗壳出口19的移动可以对燃气涡轮发动机10中存在泄漏提供更快速的响应。使排气流体流27的温度降低的另一个益处是减小可能影响燃气涡轮发动机10的部件的热应力。这可以增加燃气涡轮发动机10的总寿命。另外，V形结构23a的使用可以改变通常由排气流体流27进入排气管18的运动而产生的噪声特征谱。转到图4，示出了使用弯曲V形结构23b的可选实施例。V形结构23b的不同之处在于它们形成周边20的正弦图案。正弦图案可用于改变所形成的涡流的形状，这反过来又可被调整以提供噪声特征的或多或少的混合及改变。所形成的正弦图案为排气流体流2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮发动机，包括：涡轮部分(10)；排气系统(12)，连接到所述涡轮部分(10)，其中，所述排气系统(12)包括：蜗壳(15)，用于容纳排气流体流(27)，其中，所述排气流体流(27)穿过蜗壳通道(21)移动到蜗壳过渡管道(16)，其中，所述蜗壳过渡管道(16)具有形成蜗壳出口(19)的周边(20)，其中，所述周边(20)由多个V形结构(23a)形成；以及排气管(18)，围绕所述蜗壳过渡管道(16)，其中，当所述排气流体流(27)移动穿过所述排气管(18)时，从所述蜗壳出口(19)离开的所述排气流体流(27)与通风流体流(22)混合，由此形成组合流体流(29)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃气涡轮发动机，包括：涡轮部分(10)；排气系统(12)，连接到所述涡轮部分(10)，其中，所述排气系统(12)包括：蜗壳(15)，用于容纳排气流体流(27)，其中，所述排气流体流(27)穿过蜗壳通道(21)移动到蜗壳过渡管道(16)，其中，所述蜗壳过渡管道(16)具有形成蜗壳出口(19)的周边(20)，其中，所述周边(20)由多个V形结构(23a)形成；以及排气管(18)，围绕所述蜗壳过渡管道(16)，其中，当所述排气流体流(27)移动穿过所述排气管(18)时，从所述蜗壳出口(19)离开的所述排气流体流(27)与通风流体流(22)混合，由此形成组合流体流(29)。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个V形结构(23c)中的相邻V形结构(23c)在关于所述燃气涡轮发动机的纵向轴线交替的方向上延伸。3.根据权利要求1或2所述的燃气涡轮发动机，其中，所述蜗壳出口(19)是圆形的，并且所述多个V形结构(23c)中的一个V形结构在径向向内的方向上延伸且所述多个V形结构(23c)中的另一个V形结构在径向向外的方向上延伸。4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述V形结构(23a)中的每一个在关于所述燃气涡轮发动机的轴线相同的方向上延伸。5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个V形结构(23c)中的一个V形结构在关于所述燃气涡轮发动机的轴线与所述多个V形结构(23c)中的另一个V形结构不同的方向上延伸。6.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述蜗壳出口(19)是圆形的，并且所述多个V形结构(23c)中的一个V形结构在与所述多个V形结构(23c)中的另一个V形结构不同的径向方向上延伸。7.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个V形结构(23b)具有正弦图案。8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个V形结构(23b)中的每一个V形结构形成具有圆形顶部的三角形形状。9.一种燃气涡轮发动机的排气系统，包括：蜗壳(15)，用于接收排气流体流(27)，其中，所述排气流体流(27)穿过蜗壳通道(21)移动到蜗壳过渡管道(16)，其中，所述蜗壳过渡管道(16)具有形成蜗壳出口(19)的周边(20)，其中，所述周边(20)由多个V形结构(23a)形成；以及排气管(18)，围绕所述蜗...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪帕克·蒂鲁默西，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE