[发明专利]关于燃气涡轮发动机中的扩散器的系统和装置

说明书

技术领域

本申请大体而言涉及涡轮扩散器设计，其如本文中使用的那样，并且除非另外特别指出，其意指包括所有类型的燃气涡轮或旋转发动机，包括燃气涡轮发动机、飞行器发动机等。更具体而言，但并无限制性，本申请涉及提供牢靠的扩散器和CDC性能的涡轮扩散器的设计。

背景技术

一般而言，涡轮发动机包括压缩机，其传送高度压缩的空气供应至燃烧器以用于与燃料燃烧。所得到的来自燃烧器的热的气体流驱动涡轮，可从该涡轮获取功。涡轮发动机可设置为带有轴向压缩机，该轴向压缩机通过共同的轴或转子机械地联接至下游涡轮，其中燃烧器位于压缩机与涡轮之间。空气以相对高的速度离开压缩机，并且通常地，扩散器用于初始地降低压缩气流的速度并且最大程度地减小后续压力损失。扩散器可包括分流叶片，其将气流分到单独的扩散器通路中。扩散器转储区(dump region)或转储腔从扩散器接收气流，并且在空气被引导至围绕燃烧器的环形通道之前在那里发生进一步减速。通常，压缩机设有内部的压缩机排放内筒以及压缩机排放外壳(CDC)，CDC使内筒与第一级喷嘴互相连接。

扩散器中的损耗和湍流的主要来源是当流进入扩散器转储腔时的涡流产生。扩散器转储腔具有最高的扩散梯度，从而导致涡流形成。随着流体流向前移动，涡流发展并且开始与扩散器的上游段相互作用。涡流发展增加扩散器转储区上游的流体流并导致高损耗和差的预-扩散器和CDC性能。

因此，需要改进的系统和装置，其捕获涡流并抑制其在扩散器的转储腔中生长，从而减小总损耗并确保牢靠的扩散器性能。

发明内容

因此，本申请描述了一种排放扩散器，其包括：前段和转储腔，该前段设置为用以将来自压缩机的排放物引导至转储腔；内扩散器壁，其限定上游段的内径向流路径；以及，外扩散器壁，其限定上游段的外径向流路径；其中，在内扩散器壁的后唇部处，该排放扩散器包括外伸台阶(overhanging step)。

本申请还描述了一种排放扩散器，其包括：前段，其设置为用以将压缩机排放物从压缩机引导至转储腔；其中：该前段包括内扩散器壁和外扩散器壁，该外扩散器壁向外扩展以限定穿过其的加宽的流路径；该转储腔包括位于上游段的下游的增加体积的区域，该转储腔设置为围绕燃烧器的至少一部分；以及，在内扩散器壁的后唇部处，该排放扩散器包括外伸台阶，该外伸台阶包括台阶壁，其从后唇部径向向内地并沿上游方向倾斜，从而使得台阶壁下切内扩散器壁的一部分。

当结合附图和所附权利要求来理解下面详细描述的优选实施例后，本申请的这些和其它特征将变得显而易见。

附图说明

通过结合附图仔细学习下面更详细描述的示例性实施例将会更全面地理解和认识本发明的这些和其它特征，在附图中：

图1示出了根据本申请的一个实施例的用于燃气涡轮发动机中的压缩机的示例性排放扩散器，其包括涡流捕集器或外伸台阶；

图2示出了根据本申请的备选实施例的示例性排放扩散器，其包括涡流捕集器或外伸台阶；

图3描绘了根据本申请的一示例性实施例的涡流捕集器或外伸台阶的不同部分的示例性尺寸；

图4示出了常规扩散器内的流体流样式；以及

图5示出了根据本申请的一示例性实施例的位于具有涡流捕集器或外伸台阶的排放扩散器内的流体流样式。

项目清单

100-压缩机排放扩散器

101-前段

102-内扩散器壁

104-外扩散器壁

105-环形分流叶片

106-第一通路

108-第二通路

110-转储腔

112-内腔壁(112)

113-后唇部

114-过渡台阶

116-外伸台阶

118-台阶壁

119-转储腔前边缘

120-第二腿部

300-涡流捕集器

302-宽度

304-平边缘的高度

306-角度

307-径向轴线

308-半径

310-高度

312-径向距离

400-常规扩散器

402-台阶

404-涡流

500-流体流样式

502-缓和的涡流

504-过渡件

具体实施方式