[发明专利]集成涡轮机的多个部分的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种涡轮机，确切地说，涉及集成涡轮机系统的多个部分。

背景技术

涡轮机系统可包括排气扩压器部分，所述排气扩压器部分在涡轮机部分的下游连接到所述涡轮机部分。此类涡轮机系统可以是燃气涡轮机系统或蒸汽涡轮机系统。具体而言，燃气涡轮机系统燃烧燃料与空气的混合物以产生热燃烧气体，从而驱动一个或多个涡轮机。具体而言，热燃烧气体驱动涡轮机叶片旋转，从而驱动轴旋转一个或多个负载，例如发电机等。排气扩压器部分从涡轮机接纳排气，并逐渐地减小排气的压力和速度。某些涡轮机系统包括针对最佳性能独立设计的涡轮机部分和扩压器部分。遗憾的是，当集成此类系统时，所组合的涡轮机部分和扩压器部分可能不以最佳方式运行。

发明内容

下文概述了与最初提出权利要求的本发明的范围相符的某些实施例。这些实施例的目的并不在于限制本发明的范围，而仅在于概述本发明的可能形式。实际上，本发明可包括与下述实施例类似或不同的各种形式。

在第一实施例中，一种系统具有涡轮机，所述涡轮机包括末级动叶部分，所述末级动叶部分具有第一环形外壁，所述第一环形外壁以第一平均角相对于涡轮机的中心线斜置。所述涡轮机还包括扩压器部分，所述扩压器部分具有第二环形外壁，所述第二环形外壁以第二平均角相对于涡轮机的中心线斜置，以增强径向旋动。所述第一平均角大于所述第二平均角。

在第二实施例中，一种系统具有涡轮机，所述涡轮机具有从末级动叶外壁向扩压器部分外壁的外壁过渡段。所述扩压器部分外壁以第二角度远离涡轮机的中心线斜置，所述末级动叶外壁以大于所述第二角度的第一角度远离涡轮机的中心线斜置。

在第三实施例中，一种方法包括提供涡轮机的末级动叶部分，该部分从末级动叶部分的第一轴向端向末级动叶部分的第二轴向端以大体恒定的第一角度相对于末级动叶部分的轴向中心线向外斜置。所述方法还包括提供所述涡轮机的扩压器部分，该部分在扩压器部分的第一轴向端处以第二角度相对于所述扩压器部分的轴向中心线向外斜置。所述第一角度大于所述第二角度。所述方法包括将末级动叶部分的第二轴向端附接到扩压器部分的第一轴向端。

附图说明

在参考附图阅读以下详细说明后，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，类似的符号代表所有附图中类似的部分，其中：

图1图示了燃气涡轮机系统的实施例的截面侧视图；

图2图示了集成在一起的末级动叶部分和扩压器部分的实施例的侧视图；

图3是在各种运行条件下，可能发生于集成设计的涡轮机系统的实施例中的径向旋动量的曲线图；

图4是图2所示扩压器部分的实施例；以及

图5是在各种运行条件下，可能出现于集成设计的涡轮机系统中的效率的实施例的图表。

具体实施方式

下文将介绍本发明的一项或多项具体实施例。为了简要介绍这些实施例，说明书中可能不会介绍实际实施方案的所有特征。应了解，在任意工程或设计项目中开发任意此类实际实施方案时，均应当做出与实施方案特定相关的各种决定，以实现开发人员的具体目标，例如，是否要遵守系统相关和业务相关约束，这些限制可能会因实施方案的不同而有所不同。此外，应了解，此类开发可能非常复杂耗时，但无论如何对受益于本发明的一般技术人员而言，此类开发仍是常规的设计、建造和制造操作。

在介绍本发明各种实施例的元件时，“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示有一个或多个元件。术语“包括”、“包含”以及“具有”旨在表示包括性含义，且表示除了所列元件外，可能还有其他元件。

如下所述，涡轮机系统的某些实施例包括集成设计的末级动叶部分和扩压器部分。例如，所述末级动叶部分可具有相对于涡轮机的中心线斜置的外壁(例如，以第一平均角)。此外，所述扩压器部分可具有相对于涡轮机的中心线斜置的外壁(例如，以第二平均角)。末级动叶部分可与扩压器部分集成设计，以使斜置末级动叶部分的外壁的第一平均角大于斜置扩压器部分的外壁的第二平均角。例如，在某些实施例中，斜置末级动叶部分的外壁的第一平均角可以比斜置扩压器部分的外壁的第二平均角大约2度到15度。因此，至少部分归因于末级动叶部分的外壁的较大平均角，该集成设计的系统可以增大涡轮机系统的径向旋动(radial swirl，或称为“径向旋流”)和效率。