集成涡轮机的多个部分的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于集成涡轮机的多个部分的系统和方法。在一个系统中，涡轮机包括末级动叶部分，所述末级动叶部分具有第一环形外壁，所述第一环形外壁以第一平均角相对于所述涡轮机的中心线斜置。所述涡轮机还包括扩压器部分，所述扩压器部分具有第二环形外壁，所述第二环形外壁以第二平均角相对于所述涡轮机的所述中心线斜置，以改善径向旋动。所述第一平均角大于所述第二平均角。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及一种涡轮机，确切地说，涉及集成涡轮机系统的多个部分。
技术介绍
涡轮机系统可包括排气扩压器部分，所述排气扩压器部分在涡轮机部分的下游连接到所述涡轮机部分。此类涡轮机系统可以是燃气涡轮机系统或蒸汽涡轮机系统。具体而言，燃气涡轮机系统燃烧燃料与空气的混合物以产生热燃烧气体，从而驱动一个或多个涡轮机。具体而言，热燃烧气体驱动涡轮机叶片旋转，从而驱动轴旋转一个或多个负载，例如发电机等。排气扩压器部分从涡轮机接纳排气，并逐渐地减小排气的压力和速度。某些涡轮机系统包括针对最佳性能独立设计的涡轮机部分和扩压器部分。遗憾的是，当集成此类系统时，所组合的涡轮机部分和扩压器部分可能不以最佳方式运行。
技术实现思路
下文概述了与最初提出权利要求的本专利技术的范围相符的某些实施例。这些实施例的目的并不在于限制本专利技术的范围，而仅在于概述本专利技术的可能形式。实际上，本专利技术可包括与下述实施例类似或不同的各种形式。在第一实施例中，一种系统具有涡轮机，所述涡轮机包括末级动叶部分，所述末级动叶部分具有第一环形外壁，所述第一环形外壁以第一平均角相对于涡轮机的中心线斜置。所述涡轮机还包括扩压器部分，所述扩压器部分具有第二环形外壁，所述第二环形外壁以第二平均角相对于涡轮机的中心线斜置，以增强径向旋动。所述第一平均角大于所述第二平均角。在第二实施例中，一种系统具有涡轮机，所述涡轮机具有从末级动叶外壁向扩压器部分外壁的外壁过渡段。所述扩压器部分外壁以第二角度远离涡轮机的中心线斜置，所述末级动叶外壁以大于所述第二角度的第一角度远离涡轮机的中心线斜置。在第三实施例中，一种方法包括提供涡轮机的末级动叶部分，该部分从末级动叶部分的第一轴向端向末级动叶部分的第二轴向端以大体恒定的第一角度相对于末级动叶部分的轴向中心线向外斜置。所述方法还包括提供所述涡轮机的扩压器部分，该部分在扩压器部分的第一轴向端处以第二角度相对于所述扩压器部分的轴向中心线向外斜置。所述第一角度大于所述第二角度。所述方法包括将末级动叶部分的第二轴向端附接到扩压器部分的第一轴向端。附图说明在参考附图阅读以下详细说明后，将更好地理解本专利技术的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，类似的符号代表所有附图中类似的部分，其中图1图示了燃气涡轮机系统的实施例的截面侧视图；图2图示了集成在一起的末级动叶部分和扩压器部分的实施例的侧视图3是在各种运行条件下，可能发生于集成设计的涡轮机系统的实施例中的径向旋动量的曲线图；图4是图2所示扩压器部分的实施例；以及图5是在各种运行条件下，可能出现于集成设计的涡轮机系统中的效率的实施例的图表。具体实施例方式下文将介绍本专利技术的一项或多项具体实施例。为了简要介绍这些实施例，说明书中可能不会介绍实际实施方案的所有特征。应了解，在任意工程或设计项目中开发任意此类实际实施方案时，均应当做出与实施方案特定相关的各种决定，以实现开发人员的具体目标，例如，是否要遵守系统相关和业务相关约束，这些限制可能会因实施方案的不同而有所不同。此外，应了解，此类开发可能非常复杂耗时，但无论如何对受益于本专利技术的一般技术人员而言，此类开发仍是常规的设计、建造和制造操作。在介绍本专利技术各种实施例的元件时，“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示有一个或多个元件。术语“包括”、“包含”以及“具有”旨在表示包括性含义，且表示除了所列元件夕卜，可能还有其他元件。如下所述，涡轮机系统的某些实施例包括集成设计的末级动叶部分和扩压器部分。例如，所述末级动叶部分可具有相对于涡轮机的中心线斜置的外壁(例如，以第一平均角)。此外，所述扩压器部分可具有相对于涡轮机的中心线斜置的外壁(例如，以第二平均角)。末级动叶部分可与扩压器部分集成设计，以使斜置末级动叶部分的外壁的第一平均角大于斜置扩压器部分的外壁的第二平均角。例如，在某些实施例中，斜置末级动叶部分的外壁的第一平均角可以比斜置扩压器部分的外壁的第二平均角大约2度到15度。因此，至少部分归因于末级动叶部分的外壁的较大平均角，该集成设计的系统可以增大涡轮机系统的径向旋动(radial swirl，或称为“径向旋流”)和效率。现在转向附图，首先参见图1，该示了燃气涡轮发动机100的实施例。燃气涡轮发动机100沿轴向102延伸。径向104表示从燃气涡轮发动机100的轴线向外延伸的方向。此外，周向106表示环绕燃气涡轮发动机100的轴线的旋转方向。燃气涡轮发动机100包括位于燃烧室部分110内的一个或多个燃料喷嘴108。在某些实施例中，燃气涡轮发动机100可包括以环形(例如，周向106)布置设于燃烧室部分110内的多个燃烧室120。此夕卜，每个燃烧室120可包括多个燃料喷嘴108，这些燃料喷嘴附接到环形(例如，周向106)或其他布置中的每个燃烧室120的头端处或附近。空气从进气口部分122进入并由燃气涡轮发动机100的压缩机124压缩。来自压缩机124的压缩空气随后被引入燃烧室部分110中，在该部分中，压缩空气与燃料混合。压缩空气与燃料的混合物通常在燃烧室部分110内燃烧，以产生高温高压的燃烧气体，用于在燃气涡轮发动机100的涡轮机部分130内产生扭矩。如上所述，多个燃烧室120可以环状地(例如，周向106)设置在燃气涡轮发动机100的燃烧室部分110内。每个燃烧室120包括将热燃烧气体从燃烧室120引向燃气涡轮发动机100的涡轮机部分130的过渡段172。具体而言，每个过渡段172通常构成热气体通道，该热气体通道从燃烧室120到涡轮机部分130的喷嘴组件，包括在燃气涡轮发动机100的涡轮机部分130的第一级174内。如图所示，涡轮机部分130包括三个分离的级或部分174 (即，第一级或部分)、176(8卩，第二级或部分)和178(即，第三级或部分，或末级涡轮机动叶部分)。尽管图示为包括三个级174、176、178，但应了解，在其他实施例中，涡轮机部分130可包括任意数目的级。每个级174、176和178包括连接到转子叶轮182的叶片180，所述转子叶轮以可旋转方式附接到轴184。可了解到，每个涡轮机叶片180可视作涡轮机动叶，或动叶。每个级174、176和178还包括直接设在每组叶片180上游的喷嘴组件186。喷嘴组件186将热燃烧气体引向叶片180，其中热燃烧气体向叶片180施加推动力以使叶片180旋转，从而转动轴184。因此，叶片180和轴184沿周向106旋转。热燃烧气体流过每个级174、176和178，在每个级174、176和178内向叶片180施加推动力。随后，热燃烧气体可以离开燃气涡轮机部分130，并进入燃气涡轮发动机100的排气扩压器部分188中。排气扩压器部分188减小来自燃气涡轮机部分130的排出燃烧气体的流体流的速度，并且还增大排出燃烧气体的静压，以增大燃气涡轮发动机100所做的功。如图所示，排气扩压器部分188具有长度190，该长度是燃气涡轮发动机100的总长度192的一部分。在图示的实施例中，涡轮机部分130的末级涡轮机动叶部分178包括间隙194，该间隙在多个末级涡轮机动叶叶片195 (例如，燃气涡轮机部分130的末级叶片180)的端部与环绕多个末级涡轮机动叶叶片195设置的静止围带196之间。此外，外壁198从静止围带196延伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成涡轮机的多个部分的系统，包括：涡轮机，所述涡轮机包括：末级动叶部分，所述末级动叶部分具有第一环形外壁，所述第一环形外壁以第一平均角相对于所述涡轮机的中心线斜置；以及扩压器部分，所述扩压器部分具有第二环形外壁，所述第二环形外壁以第二平均角相对于所述涡轮机的所述中心线斜置以改善径向旋动，其中所述第一平均角大于所述第二平均角。

【技术特征摘要】
2011.10.20 US 13/2779721.一种集成涡轮机的多个部分的系统，包括 涡轮机，所述涡轮机包括 末级动叶部分，所述末级动叶部分具有第一环形外壁，所述第一环形外壁以第一平均角相对于所述涡轮机的中心线斜置；以及 扩压器部分，所述扩压器部分具有第二环形外壁，所述第二环形外壁以第二平均角相对于所述涡轮机的所述中心线斜置以改善径向旋动，其中所述第一平均角大于所述第二平均角。2.根据权利要求1所述的集成涡轮机的多个部分的系统，其中所述第一平均角大约比所述第一平均角大2度到15度。3.根据权利要求2所述的集成涡轮机的多个部分的系统，其中所述第一平均角大约比所述第二平均角大6. 75度。4.根据权利要求1所述的集成涡轮机的多个部分的系统，其中所述第一平均角约为17度到30度。5.根据权利要求4所述的集成涡轮机的多个部分的系统，其中所述第一平均角约为25度。6.根据权利要求1所述的集成涡轮机的多个部分的系统，其中所述第二平均角约为12度到20度。7.根据权利要求6所述的集成涡轮机的多个部分的系统，其中所述第二平均角约为19度。8.根据权利要求1所述的集成涡轮机的多个部分的系统，其中所述涡轮机为燃气涡轮机。9.根据权利要求1所述的集成涡轮机的多个部分的系统，其中所述涡轮机为蒸汽涡轮机。10.一种系统,包括 涡轮机，所述涡轮机具有从末级动叶外壁向扩压器部分外壁的外壁过渡段，其中所述末级动叶外壁以第一角度远离所述涡轮机的中心线斜置，所述扩压器部分外壁以第二角度远离所述涡轮机的所述中心线斜置，所述第一角度大于所述第二角度。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一角度大约比所述第二角度大2度到15度。12.根据权利要求11所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：DD南达，GL塞登，CA比勒，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：