專利名稱：渦輪填密偏轉(zhuǎn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題涉及渦輪發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
沿著根部半徑通過渦輪的流通道由噴嘴的內(nèi)部區(qū)帶或(內(nèi)部)環(huán)形物和沿著在轉(zhuǎn)子上的葉片的根部處的平臺的流表面來部分地限定。離開沿著根部半徑的流通道的任何流體流泄漏繞過葉片和噴嘴，并且直接降低了渦輪級的性能。布置在轉(zhuǎn)子上、鄰近流體流泄漏的齒狀物增加了流體流泄漏的漩渦。例如蒸汽渦輪級的典型的噴嘴和葉片設(shè)計包括與葉片根部直徑相等的噴嘴根部直徑，從而導(dǎo)致了面對上游的臺階的顯著的可能性，其干擾了流通道中的流體流的流線型特性。徑向的再進(jìn)入流引起沿著流通道的流體流隨機(jī)混合，以及隨之發(fā)生的空氣動力學(xué)效率損失。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種渦輪機(jī)包括:可圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；沿周向的噴嘴陣列，其具有沿周向隔開的翼型件和設(shè)置在其相對端部處的內(nèi)部區(qū)帶(band)和外部區(qū)帶，內(nèi)部區(qū)帶具有前部和后部；以及布置在內(nèi)部區(qū)帶上的引向器陣列，該引向器陣列起作用來引導(dǎo)流體的流通道，該流體的流通道由轉(zhuǎn)子和內(nèi)部區(qū)帶來部分地限定。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種渦輪噴嘴陣列的內(nèi)部區(qū)帶包括前部和后部，以及布置在內(nèi)部區(qū)帶上的引向器陣列，該引向器陣列起作用來引導(dǎo)流體的流通道，該流體的流通道由轉(zhuǎn)子和內(nèi)部區(qū)帶來部分地限定。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，引向器陣列包括從渦輪的內(nèi)部區(qū)帶部分的導(dǎo)向表面延伸的多個翼片，該內(nèi)部區(qū)帶部分布置在噴嘴陣列的端部部分處，該多個翼片起作用來引導(dǎo)流體的流通道，該流通道由內(nèi)部區(qū)帶部分和具有旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子的一部分來部分地限定。這些和其它的優(yōu)點和特征將從結(jié)合附圖而獲得的隨后的描述中變得更加顯而易見。


在說明書的結(jié)論部分處的權(quán)利要求中特別指出和明確地主張了被認(rèn)為是本發(fā)明的主題。本發(fā)明的前述的和其它的特征以及優(yōu)點從結(jié)合附圖而獲得的隨后的詳細(xì)描述中顯而易見，在其中:
圖1示出了渦輪的示范性的實施例的一部分。圖2示出了圖1的區(qū)域2的局部視圖。圖3示出了圖1的區(qū)域2的局部視圖，帶有指示出的泄漏流通道。圖4示出了圖1的渦輪的示范性的實施例的一部分的透視局部剖視圖。圖5示出了圖1的渦輪的另一示范性的實施例的一部分的透視局部剖視圖。圖6示出了潤輪的示范性的實施例。
圖7示出了渦輪的另一示范性的實施例。圖8示出了渦輪機(jī)械壓縮機(jī)的示范性的實施例。圖9示出了渦輪機(jī)的另一示范性的實施例。詳細(xì)描述通過參考附圖的示例解釋了本發(fā)明的實施例、連同優(yōu)點和特征。部件列表
2區(qū)域
10流通道
11箭頭
80箭頭
81泄漏流通道
100渦輪機(jī)
101縫隙
102轉(zhuǎn)子 104轉(zhuǎn)子 106葉片
108靜止構(gòu)件
110噴嘴
112沿周向隔開的靜止翼型件
114內(nèi)部區(qū)帶
116環(huán)形物
120轉(zhuǎn)子表面
122齒狀物
124內(nèi)表面
126引向器
201線
202導(dǎo)向表面
203前部
204后部 206表面部分 208表面 220前緣表面 401線
403線
501弦線
503線
602基體部分
702基體部分
800壓縮機(jī)
802主流通道803流部分
805流部分
900渦輪機(jī)。
具體實施例方式圖1示出了渦輪機(jī)100的示范性的實施例的一部分。渦輪限定了流通道的內(nèi)部或根部區(qū)域一由箭頭指示，且大體標(biāo)示為10。能量流體，例如蒸汽，沿著主流通道10并且在箭頭的方向上流動。渦輪機(jī)100包括可圍繞水平軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子102和多個沿軸向隔開的轉(zhuǎn)子葉輪104 —各個(葉輪)承載多個沿周向隔開的葉片106。圖1包括渦輪的靜止構(gòu)件108 一包括沿軸向隔開的噴嘴110的陣列。噴嘴110的各個陣列具有安裝在內(nèi)部區(qū)帶或(內(nèi)部)環(huán)形物114與外部區(qū)帶或(外部)環(huán)形物116之間的沿周向隔開的靜止翼型件112。內(nèi)部區(qū)帶114包括前部203和后部204，其中，前部203相對于后部204在流通道10的上游。內(nèi)部區(qū)帶114各自限定了垂直于轉(zhuǎn)子102的旋轉(zhuǎn)軸線的平面。各個噴嘴110和下游的葉片106的陣列形成了渦輪級一在渦輪的渦輪區(qū)段內(nèi)存在多個級。在靜止構(gòu)件108(例如內(nèi)部區(qū)帶114)與在轉(zhuǎn)子葉輪104之間的轉(zhuǎn)子表面120之間提供了填密環(huán)(填密環(huán)節(jié)段)118，以用于密封靜止構(gòu)件與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間的泄漏流通道。齒狀物122布置在轉(zhuǎn)子表面120上、接近且與內(nèi)部區(qū)帶114的內(nèi)表面124相對應(yīng)。齒狀物122和內(nèi)部區(qū)帶114的內(nèi)表面124限定了縫隙101。縫隙101限定了由箭頭11指示出的能量流體的泄漏流通道。當(dāng)流體再進(jìn)入流通道的根部區(qū)域時，泄漏流通道導(dǎo)致了空氣動力學(xué)低效率。在這點上，將多個引向器(轉(zhuǎn)向器)126布置在內(nèi)部區(qū)帶114的后部204處且在泄漏流通道中。在示出的實施例中的引向器126起作用來引導(dǎo)泄漏流到主流通道的根部區(qū)域中，同時減少將泄漏流通道引 到流通道的根部區(qū)域中的空氣動力學(xué)低效率。引向器126可包括翼片或從內(nèi)部區(qū)帶114延伸的其它相似的結(jié)構(gòu)。引向器126可包括具有相對的形成平面輪廓的側(cè)面的翼片或具有弓形形狀的相對的側(cè)面的翼片。圖2示出了(圖1的)區(qū)域2的局部視圖。引向器126布置成接近內(nèi)部區(qū)帶114的后部204。在示出的實施例中，后部204包括:表面部分206，其基本上垂直于轉(zhuǎn)子102的旋轉(zhuǎn)軸線；以及導(dǎo)向表面部分202，其相對于轉(zhuǎn)子102的旋轉(zhuǎn)軸線以角度(Φ)來布置。示出了平行于轉(zhuǎn)子102的旋轉(zhuǎn)軸線的線201。表面部分206和導(dǎo)向表面部分202限定了角度(Θ ) O在示出的實施例中，角度0大于90°而角度Φ小于90°。在備選的實施例中，角度Θ和φ可包括任意度數(shù)，例如角度Θ和φ可各自為90°或者大于或者小于90°。在設(shè)計過程中可選擇角度Θ和φ以減少將泄漏流通道引導(dǎo)到流通道的根部區(qū)域中的空氣動力學(xué)低效率。角度Θ和φ可依賴于在特定的噴嘴級處的流體的壓力和流率以及噴嘴級的幾何結(jié)構(gòu)?？蛇x擇齒狀物122相對于引向器126位置的位置(如由所指出的距離X所示)以引導(dǎo)泄漏流通道大體沿著表面208(其大體與轉(zhuǎn)子102同軸地布置)前進(jìn)。通過沿著表面208前進(jìn)，泄漏流通道沖擊(impinge)在引向器126上。距離x可部分地由距離y(其由表面部分206和轉(zhuǎn)子葉輪104的表面220來限定)來確定。x:y的比應(yīng)該在0.3到I之間，其中，x〈y。比的期望值可通過考慮轉(zhuǎn)子104在瞬變狀況(即啟動狀況和停機(jī)狀況)期間的軸向運(yùn)動來確定。圖3示出了(圖1的)區(qū)域2的局部透視的透明視圖，其中泄漏流通道由箭頭11指示。泄漏流通道由引向器126和(圖2的)導(dǎo)向表面部分202來轉(zhuǎn)向，使得泄漏流通道更加有效率且更少隨機(jī)地流動到流通道的根部區(qū)域中。泄漏流通道由導(dǎo)向表面部分202、引向器126以及轉(zhuǎn)子葉輪104的前緣表面220來部分地限定。圖4示出了渦輪機(jī)100的示范性實施例的一部分的透視局部剖視圖。在示出的實施例中，引向器126示出為沿徑向布置在導(dǎo)向表面202上。該引向器126布置成基本上彼此平行。各個引向器126由基本上彼此平行的相對的線性表面來部分地限定。引向器126布置成使得由線401示出的引向器126的線性軸線和垂直于轉(zhuǎn)子102的旋轉(zhuǎn)軸線的線403限定了角度(ω)。角度ω可在渦輪機(jī)100的設(shè)計期間來選擇，以減少將泄漏流通道引導(dǎo)到流通道的根部區(qū)域中的空氣動力學(xué)低效率，并且可包括在例如0° — 180°之間的任何角度。圖5示出了渦輪機(jī)100的另一示范性實施例的一部分的透視局部剖視圖。在示出的實施例中，引向器126形成為弓形的形狀。引向器126的前緣和后緣限定了弦線501，該弦線和垂直于轉(zhuǎn)子102的旋轉(zhuǎn)軸線的線503限定了角度ω。如上所述，角度ω可包括減少將泄漏流通道引導(dǎo)到流的根部區(qū)域中的空氣動力學(xué)低效率的任何角度。圖6示出了渦輪機(jī)100的示范性的實施例，其中，引向器126布置在固定到內(nèi)部區(qū)帶114上的基體部分602上?；w部分602可通過任何合適的方法一包括緊固件、焊接或銅焊一固定到內(nèi)部區(qū)帶114上。圖7示出了渦輪機(jī)100的另一示范性的實施例，其中，引向器126布置在可滑動地接合內(nèi)部區(qū)帶114的一部分的基體部分702上。圖8示出了渦輪機(jī)械壓縮機(jī)800的示范性的實施例。壓縮機(jī)800包括布置在內(nèi)部區(qū)帶114上的轉(zhuǎn)向器126。齒狀物122布置在轉(zhuǎn)子表面120上。主流通道802大體由箭頭80來指出。內(nèi)部區(qū)帶114和齒狀物122限定了大體由箭頭81來指出的泄漏流通道81。在示出的實施例中，轉(zhuǎn)向器126布置成接近內(nèi)部區(qū)帶114的上游部分805。泄漏流通道81大體從內(nèi)部區(qū)帶114的下游部分803流到上游部分805，其中，轉(zhuǎn)向器126對泄漏流通道81引起如以上在渦輪機(jī)100中所述的效果。圖9示出了渦輪機(jī)900的另一示范性的實施例。在示出的實施例中，多個引向器(轉(zhuǎn)向器)126布置在內(nèi)部區(qū)帶114的前部203和后部204之間并且在由箭頭11指示的泄漏流通道中。引向器126設(shè)置在齒狀物122中的兩個之間，盡管如此，在備選的實施例中，引向器126可相對于流通道10布置在齒狀物122之前或之后。 如上所述的實施例通過減少將泄漏流引入到主流通道的根部區(qū)域中的混合損失和隨機(jī)性提高了渦輪機(jī)械的效率。提高的效率通過使用布置在內(nèi)部環(huán)形物上、接近渦輪噴嘴的后緣的轉(zhuǎn)向器來實現(xiàn)。轉(zhuǎn)向器減少了將泄漏流引入到主流通道的根部區(qū)域中的空氣動力學(xué)低效率。
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)，包括: 能夠圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子； 周向的噴嘴陣列，其具有沿周向隔開的翼型件和設(shè)置在該翼型件的相對端部處的內(nèi)部區(qū)帶和外部區(qū)帶，所述內(nèi)部區(qū)帶具有前部和后部；以及 布置在所述內(nèi)部區(qū)帶上的引向器陣列，所述引向器陣列起作用來引導(dǎo)流體的流通道，所述流體的流通道由所述轉(zhuǎn)子和所述內(nèi)部區(qū)帶來部分地限定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子包括布置在所述轉(zhuǎn)子上的齒狀物，所述齒狀物和所述內(nèi)部區(qū)帶在它們之間限定了縫隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述縫隙還限定了所述流體的流通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述引向器陣列布置成離所述齒狀物距離為X，并且所述內(nèi)部區(qū)帶布置成離所述轉(zhuǎn)子距離為y，其中，比X:y在0.3與I之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)部區(qū)帶的所述后部包括導(dǎo)向表面部分，其具有相對于所述軸線以傾斜的角度來布置的表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述引向器陣列布置在所述內(nèi)部區(qū)帶的導(dǎo)向表面部分上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)部區(qū)帶的所述后部包括導(dǎo)向表面部分，其具有基本上平行于所述軸線來布置的表面，并且所述引向器陣列布置在所述導(dǎo)向表面部分上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述引向器陣列中的各個引向器限定了線性軸線，所述引向器中的各個的所述線性軸線布置成基本上彼此平行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述引向器陣列中的各個引向器具有限定了弦線的弓形的形狀，其中，所述引向器中的各個的所述弦線布置成基本上彼此平行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述渦輪機(jī)包括渦輪。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述渦輪機(jī)包括壓縮機(jī)。
12.一種渦輪機(jī)械的內(nèi)部區(qū)帶，所述內(nèi)部區(qū)帶包括: 前部和后部；以及 布置在所述內(nèi)部區(qū)帶上的引向器陣列，所述引向器陣列起作用來引導(dǎo)流體的流通道，所述流體的流通道由轉(zhuǎn)子和所述內(nèi)部區(qū)帶來部分地限定。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的內(nèi)部區(qū)帶，其特征在于，所述引向器陣列布置成接近所述內(nèi)部區(qū)帶的所述后部。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的內(nèi)部區(qū)帶，其特征在于，所述內(nèi)部區(qū)帶的所述后部包括導(dǎo)向表面部分，其具有相對于與由所述內(nèi)部區(qū)帶限定的平面相交的軸線以傾斜的角度布置的表面，所述軸線垂直于所述平面。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的內(nèi)部區(qū)帶，其特征在于，所述引向器陣列布置在所述內(nèi)部區(qū)帶的導(dǎo)向表面部分上。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的內(nèi)部區(qū)帶，其特征在于，所述內(nèi)部區(qū)帶的所述后部包括導(dǎo)向表面部分，其具有布置成與相交于由所述內(nèi)部區(qū)帶限定的平面的軸線基本上平行的表面，所述軸線垂直于所述平面，并且所述引向器陣列布置在所述導(dǎo)向表面部分上。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的內(nèi)部區(qū)帶，其特征在于，所述引向器陣列中的各個引向器限定了線性軸線，所述引向器中的各個的所述線性軸線布置成基本上彼此平行。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的內(nèi)部區(qū)帶，其特征在于，所述引向器陣列中的各個引向器具有限定了弦線的弓形的形狀，其中，所述引向器中的各個的所述弦線布置成基本上彼此平行。
19.一種引向器陣列，包括從渦輪的內(nèi)部區(qū)帶部分的導(dǎo)向表面延伸的多個翼片，所述內(nèi)部區(qū)帶部分布置在噴嘴陣列的端部部分處，所述多個翼片起作用來引導(dǎo)流體的流通道，所述流通道由所述內(nèi)部區(qū)帶部分和具有旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子的一部分來部分地限定。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的引向器陣列，其特征在于，所述多個翼片中的翼片包括相對于所述轉(zhuǎn)子的所述旋轉(zhuǎn)軸線以 傾斜的角度來布置的相對的平面?zhèn)取?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種渦輪填密偏轉(zhuǎn)器。一種渦輪包括可圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；周向的噴嘴陣列，其具有沿周向隔開的翼型件和設(shè)置在其相對端部處的內(nèi)部區(qū)帶和外部區(qū)帶，該內(nèi)部區(qū)帶具有前部和后部；以及布置在內(nèi)部區(qū)帶上的引向器陣列，該引向器陣列起作用來引導(dǎo)流體的流通道，該流體的流通道由轉(zhuǎn)子和內(nèi)部區(qū)帶來部分地限定。
文檔編號F04D29/08GK103216276SQ20131002667
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月24日
發(fā)明者P.莫杜楚爾克里什南, M.蘇布拉馬尼彥 申請人:通用電氣公司