[发明专利]毂部流道轮廓

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及与本申请同时提交的名称为“TIP FLOWPATH CONTOUR”的申请。

技术领域

在此公开的主题涉及在涡轮的出口与扩散器的入口之间的接口处的毂部流道轮廓。

背景技术

在涡轮中，高能流体沿通路流动，在该通路处高能流体与布置在变化的涡轮级处的涡轮动叶(bucket)相互作用，以产生涡轮动叶绕转子的旋转和机械能。流体最终离开通路并进入扩散器，其设置在最后的涡轮级的下游。扩散器用于调节流体流，该流体流然后朝设置在扩散器的下游的诸如热回收蒸汽发生器(HRSG)的附加装备引导。

现代燃气涡轮的趋势尤其地朝着提高流体的排气能量和速度。这在很大程度上是由于通过提高质量流而提高功率输出的需要，但是最后的涡轮级的涡轮动叶的材料和机械限制常常指示，涡轮出口环形面积可能不能够与需求相关的所需质量流的增加等同地增长。为了弥补该差异，于是需要频繁地增大涡轮排气动能，这将降低燃气涡轮效率，除非可在扩散器中回收动能。较大面积比的扩散器将允许回收较多的动能，而且将缩小可操作性范围，其限定为扩散器在其中良好运行的区域。

当扩散器没有良好运行时，朝下游装备移动的不均匀的流体流引起对该装备的损伤的危险。例如，在装备为HRSG的情况下，不均匀的流体流导致HRSG的振动和劣化。

发明内容

根据本发明的方面，提供一种设备，该设备包括：涡轮，其包括平台、壳体和涡轮动叶，涡轮动叶具有联接至平台的毂部和相对于通过涡轮的流体流动方向限定的后缘；以及扩散器，其限定在中心表面与壳体的下游区段之间，扩散器流体地联接至涡轮并设置在后缘的下游，在距后缘大约0.5倍在毂部处测量的涡轮动叶弦长的范围内，毂部的倾斜(slope)相对于中心表面的倾斜成至少6度的角度，以及中心表面和壳体的下游区段从后缘起至少大致平行或偏离。

根据本发明的另一方面，提供一种设备，该设备包括：涡轮，其包括平台和涡轮动叶，涡轮动叶具有联接至平台的毂部和相对于通过涡轮的流体流动方向限定的后缘；以及扩散器，其流体地联接至涡轮并设置在后缘的下游，扩散器形成为限定从后缘起并围绕中心表面的扩散器流道，扩散器流道具有从后缘起至少不递减的横截面积，在距后缘大约0.5倍在毂部处测量的涡轮动叶的涡轮动叶弦长的范围内，毂部的倾斜相对于中心表面的倾斜以至少6度扭曲(kink)。

根据本发明的又一方面，提供一种设备，该设备包括：涡轮，其包括平台、壳体和涡轮动叶，涡轮动叶具有联接至平台的毂部、接近壳体的尖部和相对于通过涡轮的流体流动方向限定的后缘；以及扩散器，其限定在中心表面与壳体的下游区段之间，扩散器流体地联接至涡轮并设置在后缘的下游，在距后缘大约0.5倍在毂部处测量的涡轮动叶弦长的范围内，毂部的倾斜相对于中心表面的倾斜成至少6度的角度，在距后缘大约0.5倍在尖部处测量的涡轮动叶弦长的范围内，壳体的下游区段的倾斜相对于尖部的倾斜成至少6度的角度，以及中心表面和壳体的下游区段从后缘起至少大致平行或偏离。

这些及其它的优点和特征将从以下结合附图的说明变得更加明显。

附图说明

视为本发明的主题在说明书的结尾处的权利要求中特别地指出并明确地要求保护。本发明的前述及其它的特征和优点将从以下结合附图的详细说明显现，其中：

图1是处于变化负载的扩散器性能的图解说明；以及

图2是根据实施例的涡轮和扩散器的侧视图；

图3是根据替代性实施例的涡轮和扩散器的侧视图；以及

图4是根据另一实施例的涡轮和扩散器的侧视图。

详细说明参考附图作为示例解释本发明的实施例以及优点和特征。

部件列表：

10：设备

20：涡轮

21：环形平台

22：环形壳体

23：流体通道

24：上游区段

25：涡轮出口

26：中间级

27：末级

28：中间级涡轮动叶

29：末级涡轮动叶

30：毂部

31：翼型区段

32：尖部

33：后缘

40：扩散器

41：中心表面

42：下游区段

43：扩散器流道

45：HRSG

具体实施方式