[发明专利]涡轮机排气扩压器

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮机系统，确切地说，涉及涡轮机排气扩压器（diffuser）部件的边界层流控制。

背景技术

例如，燃气涡轮机系统等典型的涡轮机系统包括排气扩压器，排气扩压器连接到涡轮机系统的涡轮部分，以提高涡轮部分的末级桨叶的效率。排气扩压器经几何配置以快速降低流的动能，并且增加排气扩压器内的静压恢复。

通常针对满负载运行来设计排气扩压器，然而，涡轮机系统却通常在部分负载下运行。因此，基于满负载的设计会影响部分负载的运行效率。出现这种低效率至少部分归因于排气扩压器部件上发生流分离（flow separation），例如，所述部件为内筒和径向延伸的支柱等。引起流分离的原因通常部分在于，流离开涡轮部分的末级桨叶并进入到排气扩压器之后，使流发生旋动。旋流的大小可以被量化为“切向流角（tangential flow angle）”，并且例如，此角可以达到约40度，该角度可以导致对径向延伸的支柱等排气扩压器部件的攻角更高。这种流特征会导致边界层增长和流分离，最终减小压力恢复。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种涡轮机排气扩压器包括扩压器部件，所述扩压器部件设置在所述涡轮机排气扩压器内并且具有外表面。还包括吸入路径，所述吸入路径在所述扩压器部件的所述外表面与内部隔室之间延伸，其中所述吸入路径经配置以吸收流体。另外包括驱动路径，所述驱动路径在所述扩压器部件的所述外表面与所述内部隔室之间延伸，其中所述驱动路径经配置以排出所述流体。另外还包括流操控装置，所述流操控装置设置在所述扩压器部件的所述内部隔室中。

根据本发明的另一方面，一种涡轮机排气扩压器包括支柱，所述支柱在环形内筒与外壁之间延伸并且可操作地连接到这两者，其中所述内筒在所述涡轮机排气扩压器的纵向上延伸，所述外壁设置成从所述内筒处径向向外，所述支柱包括前缘、后缘以及吸入侧。还包括吸入路径，所述吸入路径从所述吸入侧中的第一孔隙延伸到所述支柱的内部隔室。另外包括驱动路径，所述驱动路径从所述吸入侧中的第二孔隙延伸到所述支柱的所述内部隔室。另外还包括流操控装置，所述流操控装置设置在所述支柱的所述内部隔室中。

根据本发明的又一方面，一种涡轮机系统包括涡轮机壳体，所述涡轮机壳体环绕所述涡轮机系统的涡轮部分的一部分。还包括排气扩压器，所述排气扩压器包括内筒，所述内筒从扩压器入口的附近延伸到所述扩压器入口下游的位置。所述排气扩压器还包括设置成从所述内筒径向向外的外壁。所述排气扩压器进一步包括支柱，所述支柱在所述内筒与所述外壁之间延伸并且可操作地连接到这两者，所述支柱包括前缘、后缘以及吸入侧。所述排气扩压器又进一步包括从所述支柱的所述吸入侧延伸到内部隔室的吸入路径，以及从所述支柱的所述吸入侧延伸到所述内部隔室的驱动路径。所述排气扩压器还包括流操控装置，所述流操控装置设置在所述支柱的所述内部隔室中。

通过以下结合附图进行的说明可以更加清楚地了解这些和其他优点以及特征。

附图说明

本说明书中的权利要求书详细指出并明确主张了本发明。通过以下结合附图进行的详细说明可以清楚地了解本发明的上述和其他特征以及优点，在附图中：

图1是涡轮机系统的示意图；

图2是涡轮机系统的涡轮机排气扩压器的截面图；以及

图3是涡轮机排气扩压器的支柱的侧视示意图。

具体实施方式参考附图以实例方式介绍本发明的各实施例以及优点和特征。

具体实施方式

参考图1，用参考编号10示意性地示出涡轮机系统，例如，燃气涡轮机系统。燃气涡轮机系统10包括压缩机部分12、燃烧器部分14、涡轮部分16、轴18以及燃料喷嘴20。应理解，燃气涡轮机系统10的一项实施例可以包括多个压缩机12、燃烧器14、涡轮16、轴18以及燃料喷嘴20。压缩机部分12和涡轮部分16由轴18连接起来。轴18可以是单轴，也可以是连接在一起形成轴18的多个轴段。