[发明专利]离心压缩机的弯曲扩散通路部分

说明书

一种用于离心压缩机(18)的扩散器(42)包括环形扩散器壳体(20)，其具有穿过壳体(20)的多个扩散器流动通路(22)。各个通路(22)包括喉部(28)和带上游扩散部分(102)和下游扩散部分(104)的扩散区段(99)。扩散通路中心线(108)包括向下游延伸穿过喉部(28)和上游扩散部分(102)的线性部分(120)，以及从中心线线性部分(120)向下游延伸穿过下游扩散部分(104)的扩散通路中心线(108)的弯曲部分(122)。扩散流动通路(22)可具有沿弯曲部分(122)向下游非线性地或更具体是曲线地变化的等同圆锥角(CA2)。下游扩散部分(104)可为外扩的。

技术领域

本发明涉及用于燃气涡轮发动机的离心压缩机的扩散器通路。

背景技术

燃气涡轮发动机的离心压缩机包括布置成加速并且由此增大流过其的空气的动能的旋转叶轮。扩散器大体上位于叶轮的正下游并且包绕叶轮。扩散器操作成减小离开叶轮的空气流的速度，并且将其能量转化成静压力的升高，因此使空气加压。

现有技术的扩散器大体上包括多个沿周向间隔的通路，其会聚至包绕叶轮的环形空间。这些通路在叶轮下游的区域中扩张，以便使离开叶轮的流扩散。一个此类扩散器在1977年6月7日授予A. C. Bryans并且转让给本专利的受让人的美国专利第4,027,997号中公开。该专利中的扩散器通路采用了初始圆形截面，以便以最小损失提供离开叶轮的空气的相对高流动速度，并且此后逐渐地合并成近矩形出口来使损失最小化。各个通路大体上从其入口端附近的喉部处的圆形截面合并至在其出口端处的近矩形截面，该近矩形截面由两个平的相对平行侧和两个平的相对弯曲侧限定，这产生了扩散器出口处的剃刀锋利后缘。扩散器出口的该近矩形形状优化了至与扩散器出口流动连通的环形燃烧室的流动分布。

于1986年3月18日授予A. C. Bryans并且转让给本专利的受让人的美国专利第4,576,550号中的扩散器公开了通路中的各个，其包括喉部，该喉部具有四边形截面，其包括两个大致平行的线性侧壁和两个大致弓形的相对侧壁，有效用于减小环形入口的长度，以及由此从环形入口的压力损失。扩散器通路的线性和规则性使得扩散器能够通过使用单个工具放电铣削环形板来制造成紧公差。这确保了扩散器之间的均一性和一致性。美国专利第4,576,550号通过引用并入本文中。

我们发现这些扩散器设计以大于最佳面积比减小后缘阻塞，或具有大后缘阻塞，其削弱在流进入燃烧器之前除去旋流的下游构件的性能。

因此，继续需要改进了空气动力性能和减少了总体发动机径向包络的扩散器设计和几何形状的进步。

发明内容

一种用于离心压缩机(18)的扩散器(42)包括环形扩散器壳体(20)和多个扩散器流动通路(22)，其延伸穿过壳体(20)并且围绕壳体(20)的圆周(26)间隔。通路(22)中的各个包括喉部(28)和喉部(28)下游的扩散区段(99)。扩散区段(99)包括上游扩散部分(102)和下游扩散部分(104)。通路(22)中的各个还包括扩散通路中心线(108)，其具有向下游延伸穿过扩散器流动通路(22)中的各个的喉部(28)和上游扩散部分(102)的中心线线性部分(120)，以及从中心线线性部分(120)向下游延伸穿过下游扩散部分(104)的扩散通路中心线(108)的弯曲部分(122)。

通路(22)中的相邻通路可在通路(22)的径向内入口部分(24)处与彼此相交，并且限定扩散器(42)的准无导叶环形入口(27)。通路(22)中的各个可包括在入口部分(24)中的一个下游且与其集成的喉部(28)，以及向下游延伸穿过入口部分(24)和喉部(28)的中心线线性部分(120)。

扩散器流动通路(22)中的各个可具有等同的圆锥角(CA2)，其沿扩散通路中心线(108)的弯曲部分(122)通过扩散器流动通路(22)的下游扩散部分(104)向下游非线性地变化。等同的圆锥角(CA2)可沿扩散通路中心线(108)的弯曲部分(122)通过扩散器流动通路(22)的下游扩散部分(104)向下游弯曲地或曲线地变化。