[发明专利]用于轴流式涡轮机的环形扩压器、装置和轴流式涡轮机

说明书

本申请是申请号为200980148660.1、发明名称为“用于轴流式涡轮机的环形扩压器”、申请日为2009年11月19日的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于轴流式涡轮机的环形扩压器，其具有圆形的外壁和与之同轴的圆形内壁，在所述外壁和内壁之间扩压器通道呈环形地沿着轴向延伸方向从流入侧的端部延伸到流出侧的端部，其中内壁和外壁分别包括限定扩压器通道的壁面。此外，本发明涉及一种用于轴流式涡轮机的装置，其包括环形的流动通道，它被外壁和内壁的壁面限定，并在所述外壁和内壁之间设置有至少一个被介质通流的导流叶栅。最后，本发明还涉及一种具有上述装置的轴流式涡轮机。

背景技术

环形扩压器从现有技术中是已知的，并例如应用在燃气涡轮机中。在各种情况下，燃气涡轮机用来固定地产生能量或当作飞机的驱动装置，其中前面所述的环形扩压器通常设置在燃气涡轮压缩机（简称为压缩机）的出口上，以便减速在压缩机中吸入并压缩的空气，并把它的动能部分转换成静态压力。通常，压缩机出口扩压器在此由外壁以及与之同轴设置的、同样呈圆形的内壁构成，在所述外壁和内壁之间形成了环形的扩压器通道。在此，扩压器通道从流入侧的端部扩张到流出侧的端部。

例如从US 5, 592, 820已知一种备选的燃气涡轮机-扩压器。在此公开的扩压器由许多在横截面中呈正方形的管子组接而成，它们水平地设置在一个圆上。这些管子在流入侧上以相同的半径终止，但它们在流出侧上以不同的半径终止，这会导致管端围绕着圆线多次摆动地分布。借助这种结构，由压缩机提供的空气应该相对简单地导向不同的零件。

此外，还已知一种环形扩压器，用于汽车的催化变换器（katalytischer Wandler），它在出口侧上具有在圆周方向上呈波浪形的罩子，以便在这个位置上阻止可能出现的流动分离（Abl?sung）。

在燃气涡轮机中众所周知的是，多半以轴向构造方式装配的压缩机的出口与环形扩压器的入口叠合。导流叶栅设置在压缩机的出口上或直接设置在它的上游。此导流叶栅在此要么构成为最后的压缩机级的导流叶栅，和/或构成为后导流轮，并以众所周知的方式用来减扭在压缩机的环状流动通道中流动的空气。

按照构造方式还已知，导流叶栅的导流叶片自立式地构造。但是，尤其当自立式的导流叶片尖和与之对置的内壁之间存在着较大的径向间隙时，受通过间隙产生的涡流的影响，在最后的压缩机级中并在可能存在的后导流轮上使用自立式的导流叶片，会在压缩机级或后导流轮的出口上引起沿着圆周明显不均匀的速度分布或总压力分布。按照后导流轮或最后的压缩机级的导流叶片的偏转程度，由于同样出现的次级流动，必要时还会在外面的外壁上使排出速度产生相应的不均匀性。这导致，在进入扩压器时，流动参数形成在圆周方向上变化的、随着后导流轮通道数量的周期性分布。动能的这种不均匀分布导致，相应在空间上具有不同能量的流动反向流向扩压器中相对均匀的静态压力梯度。

还已知的是，使用两侧固定在平台上的导流叶翼用于叶栅，来代替自立式的导流叶片。在这种导流叶栅中，不存在叶翼尖侧的径向间隙，因此流动参数在此处只出现更微小的不均匀分布。

但是，不均匀分布会导致扩压器中的空气动力学方面的损耗，这引出了本发明的目的。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于轴流式涡轮机的装置，其包括导流叶栅，此导流叶栅设置在环形扩压器的前面，并同样在气体动学方面尤其构造得损耗小。此外，本发明的其它目的是，提供这种轴流式涡轮机。

针对上述用于轴流式涡轮机的装置的目的通过具有权利要求1特征的装置得以实现。

本发明是基于这样的理念，即在上述类型的环形扩压器中，迄今没有考虑到入流在圆周方向上的不均匀性。因此，扩压器不可能实现最好的工作方式，因为边界层的势能在无分离的减速方面，要么在总压力较高的区域内不能完全地转换，要么负载在总压力较低的区域内太高，并因此使流动出现损耗非常严重的分离。