徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)及所得的專利大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體地涉及具有徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，排氣系統(tǒng)具有位于支承柱上游的擴(kuò)大的膨脹區(qū)、具有偏轉(zhuǎn)器唇部的擴(kuò)散器引導(dǎo)件，以及非對(duì)稱的排氣收集器。
【背景技術(shù)】
[0002]在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的正常操作期間，其中一個(gè)主要的空氣動(dòng)力挑戰(zhàn)涉及離開渦輪的最末級(jí)的高動(dòng)量燃燒氣流的有效排放。盡管空氣動(dòng)力有益的是使用水平的排氣構(gòu)造，但此軸向排氣由于總體足跡蘊(yùn)含而不實(shí)際。給定這些，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施是使用垂直和側(cè)部安裝的排氣器，其使來自軸向渦輪的燃燒氣流徑向地轉(zhuǎn)向。具體而言，徑向擴(kuò)散器可用于沿徑向方向引導(dǎo)燃燒氣流。徑向擴(kuò)散器大體上包括安裝在內(nèi)擴(kuò)散器引導(dǎo)件上且由外擴(kuò)散器引導(dǎo)件包圍的多個(gè)柱。徑向擴(kuò)散器將流出渦輪的末級(jí)的燃燒氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成增大的靜壓形式的勢(shì)能。提高總體靜壓恢復(fù)有助于提高燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的總體性能和效率。
[0003]因此希望有供燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)使用的改進(jìn)的擴(kuò)散器設(shè)計(jì)和改進(jìn)的排氣系統(tǒng)。這種改進(jìn)的擴(kuò)散器和排氣系統(tǒng)可提供提高的空氣動(dòng)力性能和效率，同時(shí)總體上減小燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的總的軸向長(zhǎng)度。此外，對(duì)排氣系統(tǒng)的空氣性能的改進(jìn)傳統(tǒng)上與較低噪音排放相聯(lián)系，因此相比于常規(guī)軸向構(gòu)造，類似結(jié)果可從徑向排氣擴(kuò)散器中預(yù)料到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)及所得的專利因此提供了一種供燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)使用的徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)。該徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)可包括定位在非對(duì)稱排氣收集器內(nèi)的徑向擴(kuò)散器。非對(duì)稱排氣收集器可包括閉合端室和排氣端室。閉合端室可具有第一尺寸，排氣端室可具有第二尺寸，且第一尺寸可小于第二尺寸。
[0005]本申請(qǐng)及所得的專利還提供了一種供燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)使用的徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)。該徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)可包括非對(duì)稱地定位在排氣收集器內(nèi)的徑向擴(kuò)散器。徑向擴(kuò)散器可包括上擴(kuò)散器引導(dǎo)件。上擴(kuò)散器引導(dǎo)件可包括上游膨脹角、下游膨脹角、具有傾斜構(gòu)造的上偏轉(zhuǎn)器唇部，以及下偏轉(zhuǎn)器唇部。
[0006]本申請(qǐng)及所得的專利還提供了一種供燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)使用的徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)。該徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)可包括定位在非對(duì)稱排氣收集器內(nèi)的徑向擴(kuò)散器。徑向擴(kuò)散器可包括上擴(kuò)散器引導(dǎo)件。上擴(kuò)散器引導(dǎo)件可包括上游膨脹角和下游膨脹角。上游膨脹角可大于下游膨脹角。
[0007]對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在結(jié)合若干附圖和所附權(quán)利要求閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本申請(qǐng)及所得的專利的這些及其它特征和改進(jìn)將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0008]圖1為示出壓縮機(jī)、燃燒器、渦輪和擴(kuò)散器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
[0009]圖2為可如本文所述的徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)的截面圖。
[0010]圖3為圖2的徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)的局部截面?zhèn)纫晥D。
[0011]圖4為可如本文所述的徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)的另一實(shí)施例的截面圖。
[0012]圖5為圖4的徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)的局部截面?zhèn)纫晥D。
[0013]圖6為圖4的徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)的前部平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]現(xiàn)在參看附圖，其中相似的數(shù)字表示若干視圖中的相似元件，圖1示出了可如本文中使用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括壓縮機(jī)15。壓縮機(jī)15壓縮進(jìn)入的空氣流20。壓縮機(jī)15將壓縮的空氣流20輸送至燃燒器25。燃燒器25使壓縮的空氣流20與加壓的燃料流30混合并點(diǎn)燃混合物以產(chǎn)生燃燒氣流35。盡管僅示出了單個(gè)燃燒器25，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括任何數(shù)目的燃燒器25。繼而將燃燒氣流35輸送至渦輪40。燃燒氣流35驅(qū)動(dòng)渦輪40以便產(chǎn)生機(jī)械功。渦輪40中產(chǎn)生的機(jī)械功經(jīng)由軸45和外部負(fù)載50 (例如發(fā)電機(jī)等)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)15。
[0015]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可使用天然氣、液體燃料、各種類型的合成氣和/或其它類型的燃料及其組合。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可為由紐約州斯卡奈塔第市的通用電氣公司(General Electric Company)提供的許多不同燃?xì)獾溳啺l(fā)動(dòng)機(jī)中的任一種，包括但不限于諸如7系列或9系列重型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、GE航改發(fā)動(dòng)機(jī)等的那些。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可具有不同構(gòu)造并且可使用其它類型的構(gòu)件。本文中還可使用其它類型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。本文中還可一起使用多個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、其它類型的渦輪以及其它類型的發(fā)電設(shè)備。
[0016]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10還可包括徑向擴(kuò)散器55。徑向擴(kuò)散器55可定位在渦輪40下游。如上文所述，徑向擴(kuò)散器55可包括安裝在內(nèi)擴(kuò)散器引導(dǎo)件65上且圍在外擴(kuò)散器引導(dǎo)件70內(nèi)的多個(gè)柱60。徑向擴(kuò)散器55使燃燒氣流35沿徑向方向轉(zhuǎn)向?？墒褂闷渌愋偷臄U(kuò)散器。本文中可使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。
[0017]圖2和圖3示出了可如本文中所述的徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)100的示例。徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)100可包括徑向擴(kuò)散器110。類似于上文所述的，徑向擴(kuò)散器110可包括內(nèi)擴(kuò)散器引導(dǎo)件120、外擴(kuò)散器引導(dǎo)件130，以及定位在其間的多個(gè)擴(kuò)散器支承柱140。內(nèi)擴(kuò)散器引導(dǎo)件120和外擴(kuò)散器引導(dǎo)件130兩者都具有通向下游徑向引導(dǎo)件區(qū)段160的錐形區(qū)段150。內(nèi)擴(kuò)散器引導(dǎo)件120和外擴(kuò)散器引導(dǎo)件130限定其間的流動(dòng)通路170。流動(dòng)通路170可沿下游方向增大面積。徑向擴(kuò)散器110可具有任何尺寸、形狀或構(gòu)造。本文中可使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。
[0018]徑向擴(kuò)散器110可具有任何數(shù)目的擴(kuò)散器支承柱140。支承柱140可具有空氣動(dòng)力的翼型狀形狀180或類似構(gòu)造。支承柱140可定位在內(nèi)擴(kuò)散器引導(dǎo)件120與外擴(kuò)散器引導(dǎo)件130的錐形區(qū)段150之間。本文中可使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。
[0019]外擴(kuò)散器引導(dǎo)件130可包括位于支承柱140的正上游的結(jié)點(diǎn)190 (kink)。具體而言，外擴(kuò)散器引導(dǎo)件130可包括位于支承柱140上游的上游膨脹角200，以及位于支承柱140的前緣220下游的下游膨脹角210，其中結(jié)點(diǎn)190為在中間的頂點(diǎn)。上游膨脹角200可比下游膨脹角210大大約百分之二十五(25%)以上。上游膨脹角200與下游膨脹角210之比以及區(qū)段的軸向長(zhǎng)度可隨徑向擴(kuò)散器110的下游設(shè)計(jì)、流的空氣動(dòng)力和熱動(dòng)力特征(包括速度、渦旋、溫度和壓力)以及其它類型的操作參數(shù)變化。本文中還可使用其它角度。本文中可使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。
[0020]徑向擴(kuò)散器排氣系統(tǒng)100還可包括排氣收集器230。徑向擴(kuò)散器110可定位在排氣收集器230內(nèi)。在該示例中，排氣收集器230可為非對(duì)稱排氣收集器240。非對(duì)稱排氣收集器240可包括位于其一端的閉合端室250以及位于另一端的排氣端室260。閉合端室250可比排氣端室260小。閉合端室250的尺寸與排氣端室260的尺寸之比可取決于流率、總壓力、溫度、排氣器的截面積以及其它類型的操作參數(shù)。舉例來說，閉合端室250的軸向長(zhǎng)度可比排氣端室260短或小大約百分之三十(30%)以上。
[0021]在使用中，圍繞外擴(kuò)散器引導(dǎo)件130中的結(jié)點(diǎn)190定位的較大的上游膨脹角200容許支承柱140上游的燃燒氣流35的更強(qiáng)力膨脹，而其相關(guān)的下游膨脹較慢。因此，不同膨脹角200、210的使用提供靜壓恢復(fù)的改善。支承柱140的前緣220上的流沖擊可去除燃燒氣流35的一部分動(dòng)能。較大的上游膨脹角200容許在支承柱140中使用較