涡轮机末级流路制造技术

本发明专利技术公开一种涡轮机末级流路，其可包括在燃气涡轮发动机。所述燃气涡轮发动机可以包括涡轮机和置于所述涡轮机下游的扩散器。所述涡轮机可以包括多个末级桨叶、多个末级喷嘴，以及约0.95或更高的所述末级喷嘴的测量比。

【技术实现步骤摘要】
涡轮机末级流路
本专利技术大体涉及燃气涡轮发动机，确切地说，涉及用于优化性能的燃气涡轮机末级(laststage)流路和相关扩散器入口。
技术介绍
一般而言，燃气涡轮机由流经其中多个级的热燃烧气体流进行驱动。燃气涡轮发动机通常可以包括位于涡轮机的末级下游的扩散器。扩散器将离开末级的热燃烧气体流的动能转化为采用增加的静压形式的势能。可能已知多种不同类型的扩散器以及类似物。已知多个参数会对燃气涡轮机整体性能造成影响。然而，试图在不考虑扩散器的情况下通过这些参数中的变化来改进燃气涡轮机整体性能通常导致扩散器性能降低，并且由此降低燃气涡轮机整体性能和效率。因此，需要一种优化的涡轮机末级流路，并且考虑扩散器入口轮廓。末级流路与扩散器入口轮廓的结合考虑应当优化涡轮机和扩散器的整体性能。
技术实现思路
本专利技术在此提供一种燃气涡轮发动机。所述燃气涡轮发动机可以包括涡轮机、和设置于所述涡轮机下游的扩散器。所述涡轮机可以包括多个末级桨叶、多个末级喷嘴，以及约0.95或更高的所述末级喷嘴的测量比(gaugingratio)。所述测量比包括喉部长度与桨距之间的比率。所述涡轮机包括小于约0.7的桨叶轮毂入口相对马赫数。所述涡轮机包括约20或更高的压力比。所述涡轮机包括约0.4到约0.65的半径比；所述半径比包括从转子到末级桨叶的轮毂的轮毂半径，以及从所述转子到所述末级桨叶的叶尖的叶尖半径。所述涡轮机包括大于约零(0)的轮毂反动度；所述轮毂反动度包括所述末级桨叶的压力比以及末级的压力比。所述涡轮机包括小于约20度的非引导转动角；所述非引导转动角包括末级桨叶的从喉部到后端的角。所述涡轮机包括小于约一(1)的出口角比率；所述出口角比率包括末级喷嘴的叶尖侧出口角和轮毂侧出口角。所述涡轮机包括位于其中的末级流路。所述涡轮机包括环道，并且所述扩散器包括扩散器入口。本专利技术进一步提供一种燃气涡轮发动机。所述燃气涡轮发动机可以包括涡轮机的末级、以及设置于所述涡轮机的所述末级下游的扩散器。所述涡轮机可以包括多个末级桨叶、多个末级喷嘴、穿过其中的流路，以及约0.95或更高的所述末级喷嘴的测量比。所述测量比包括喉部长度与桨距之间的比率。所述涡轮机包括小于约0.7的桨叶轮毂入口相对马赫数，以及约20或更高的压力比。所述涡轮机包括约0.4到约0.65的半径比、大于约零(0)的轮毂反动度、小于约二十度的非引导转动角，及/或小于约一(1)的出口角比率。本专利技术进一步提供一种燃气涡轮发动机。所述燃气涡轮发动机可以包括涡轮机的末级以及扩散器。所述涡轮机的所述末级可包括多个末级桨叶、多个末级喷嘴、穿过其中的末级流路，以及约0.95或更高的所述末级喷嘴的测量比。所述涡轮机的所述末级还可包括约0.4到约0.65的半径比、大于约零(0)的轮毂反动度(degreeofhubreaction)、小于约二十度的非引导转动角(unguidedturningangle)，及/或小于约一(1)的出口角比率(exitangleratio)。本说明书中可以考虑其他类型的运行参数。其中，所述测量比包括喉部长度与桨距之间的比率。通过结合若干附图和所附权利要求书来阅读以下详细说明，所属领域的技术人员可清楚地了解本专利技术及相应专利的这些和其他特征以及改进。附图说明图1为燃气涡轮发动机的示意图，图示了压缩机、燃烧室、涡轮机和扩散器。图2为如本说明书中可能描述的燃气涡轮机的多个部分的侧视图。图3为图2所示涡轮机的一部分的示意图，图示了一对涡轮机喷嘴。图4为图2所示涡轮机的一部分的示意图，图示了一个桨叶。图5所示为跨图2所示涡轮机的喷嘴翼展的喷嘴测量比。元件符号列表：参考标号部件参考标号部件10燃气涡轮发动机15压缩机20空气流25燃烧室30燃料流35燃烧气体流40涡轮机45轴50负载55扩散器60支柱65轮毂70外壳100涡轮机110第一级120第一级喷嘴130第一级桨叶140第二级150第二级喷嘴160第二级桨叶170末级180末级喷嘴190末级桨叶192轮毂196叶尖198转子200入口210扩散器220末级流路230环道(annulus)240壳体250喷嘴前端260喷嘴后端270喷嘴吸入侧280喷嘴压力侧290桨叶前端300桨叶后端310桨叶吸入侧320桨叶压力侧330喉部340非引导转动角350出口角360测量比370喉部长度380桨距具体实施方式现参阅附图，在附图中，类似数字指示各个视图中的类似元件，图1所示为本说明书中可能使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可以包括压缩机15。压缩机15压缩进入空气流20。压缩机15将压缩空气流20输送到燃烧室25。燃烧室25将压缩空气流20与加压燃料流30混合，然后点燃所述混合物以产生燃烧气体流35。尽管只图示了一个燃烧室25，但燃气涡轮发动机10可以包括任何数量的燃烧室25。燃烧气体流35随后输送到涡轮机40。燃烧气体流35驱动涡轮机40，从而产生机械功。在涡轮机40中产生的机械功经由轴45驱动压缩机15、以及诸如发电机等外部负载50。燃气涡轮发动机10还可包括扩散器55。扩散器55可以设置于涡轮机40下游。扩散器55可以包括多个支柱60，这些支柱安装在轮毂65上、并且由外壳70包裹。外壳70的直径可沿流的方向延展。扩散器55使燃烧气体流35沿轴向转动/转向。本说明书中可以使用其他部件或其他配置。燃气涡轮发动机10可以使用天然气、各种类型的合成气，及/或其他类型的燃料。燃气涡轮发动机10可为位于美国纽约州斯卡奈塔第(Schenectady，NewYork)的通用电气公司(GeneralElectricCompany)所提供多种不同燃气涡轮发动机中的任意一种，其包括(但不限于)7或9系列重型燃气涡轮发动机以及同类燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机10可具有不同配置，并且可以使用其他类型的部件。本说明书还可使用其他类型的燃气涡轮发动机。本说明书也可同时使用多个燃气涡轮发动机、其他类型的涡轮机、以及其他类型的发电设备。图2所示为如本说明书中可能描述的涡轮机100的实例。涡轮机100可以包括多个级。在此实例中，第一级110具有第一级喷嘴120和第一级桨叶130，第二级140具有第二级喷嘴150和第二级桨叶160，并且末级170具有末级喷嘴180和末级桨叶190。本说明书可以使用任何数量的级。末级桨叶190可从轮毂192延伸至叶尖194，并且可以安装在转子196上。扩散器210的入口200可以设置于末级170下游。一般而言，扩散器210的直径沿穿过其中的流的方向增加。末级流路220可由环道(annulus)230限定/界定，该环道由涡轮机100的邻近扩散器210的外部壳体240形成。本说明书中可以使用其他部件或其他配置。图3所示为一对末级喷嘴180。每个喷嘴180包括前端250、后端260、吸入侧270以及压力侧280。类似地，图4所示为末级桨叶190的实例。末级桨叶190还包括前端290、后端300、吸入侧310和压力侧320。喷嘴180和桨叶190可以布置成在每个涡轮机级中的圆周排列。可以使用任何数量的喷嘴180和桨叶190。喷嘴180和桨叶190可以具有任何大小或形状。本说明书中可以使用其他部件或其他配置。如上所述，可以优化任何数量的运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮发动机，包括：涡轮机；所述涡轮机包括多个末级桨叶和多个末级喷嘴；约0.95或更高的所述多个末级喷嘴的测量比；以及扩散器，其设置于所述涡轮机下游。

【技术特征摘要】
2011.11.03 US 13/2880571.一种燃气涡轮发动机，包括：涡轮机；所述涡轮机包括多个末级桨叶和多个末级喷嘴，所述末级喷嘴的喉节比从轮毂侧到叶尖侧逐渐增大；0.4到0.65的半径比；以及扩散器，其设置于所述涡轮机下游。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述末级喷嘴的喉节比包括所述末级喷嘴的喉部长度与所述末级喷嘴的桨距之间的比率。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述涡轮机包括小于0.7的桨叶轮毂入口相对马赫数。4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述涡轮机包括20或更高的压力比。5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述半径比包括从转子到末级桨叶的轮毂的轮毂半径与从所述转子到所述末级桨叶的叶尖的叶尖半径的比率。6.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述涡轮机包括大于零(0)的轮毂反动度。7.根据权利要求6所述的燃气涡轮发动机，其中所述轮毂反动度包括所述末级桨叶的压力比以及所述末级喷嘴的压力比。8.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述涡轮机包括小于20度(20°)的非引导转动角。9.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机，其中所述非引导转动角包括末级桨叶的从喉部到后端的角。10.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述涡轮机包括小于一(1)的出口角比率。11.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机，其中所述出口角比率包括末级喷嘴的叶尖侧出口角与轮毂侧出口角的比率。12.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ古斯塔夫森，GL赛登，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：