專利名稱：排氣擴散器的制作方法
技術領域：
本發明涉及渦輪機，確切地說，涉及和燃氣渦輪機以及蒸汽渦輪機一起使用的擴散器(diffusers)。
背景技術：
燃氣渦輪機可包括連接到轉子的最后級槳葉的擴散器圓錐體，或擴散器。需要擴散器通過減小排氣速度來減少排氣動能，以增加排氣的靜壓。在一些情況下，這可通過在排氣流的方向上增加擴散器中的流路徑的橫截面面積來實現。流路徑的邊界可受到擴散器的幾何形狀的影響。在實施例中，擴散器幾何形狀可形成破壞性流，例如破壞性旋渦，可對流路徑產生不利影響，從而減小流路徑的橫截面面積。例如，擴散器的輪轂或中心部分形成排氣流路徑的內壁或邊界，其中輪轂的端部分導致流體流中尾流(wake)或破壞性渦流的形成。所述尾流可干擾內壁下游的流動、并且減小流路徑的橫截面面積，由此減少了動能轉換成靜壓的出現、且使具有高動能的流達到下游部件。

發明內容
根據本發明的一方面，一種排氣擴散器包括圍繞所述排氣擴散器的中心線布置的外殼體，圍繞所述中心線布置的輪轂，并且所述輪轂的端部分包括凹處，所述凹處經配置以使得當排氣在下游方向上流動時排氣流向所述中心線。根據本發明的另一方面，排氣擴散器包括殼體、布置在所述殼體內的輪轂，其中排氣流通過形成于所述殼體與輪轂之間的入口而被接納，并且所述輪轂的端部分包括凹處，所述凹處經配置以形成渦流，所述渦流圍繞端部分下游的排氣擴散器的中心線延長。通過以下說明并結合附圖可以更加清楚地了解這些和其他優點以及特征。


本專利申請的權利要求書特別指出并明確主張了本發明。通過以下結合附圖進行的詳細說明可以清楚地了解本發明的上述和其他特征以及優點，在附圖中圖1是示例性渦輪機系統的示意圖；圖2是渦輪機系統的示例性擴散器的截面側視圖；以及圖3是另ー示例性擴散器的截面側視圖。
具體實施方式
通過參考附圖以實例方式介紹本發明的各實施例以及優點和特征。兀件符號列表
權利要求
1.一種排氣擴散器，其包括 圍繞所述排氣擴散器的中心線布置的外殼體； 圍繞所述中心線布置的輪轂；以及 所述輪轂的端部分包括凹處，所述凹處經配置以使排氣流在所述排氣向下游方向流動時流向所述中心線。
2.根據權利要求1所述的排氣擴散器，其中排氣的有效流路徑由用于所述排氣擴散器的至少第一部分的外殼體和內輪轂來界定，并且由所述外殼體和所述內輪轂下游的延長渦流的外部分來界定。
3.根據權利要求2所述的排氣擴散器，其中所述有效流路徑的橫截面面積在所述下游方向上增加。
4.根據權利要求1所述的排氣擴散器，其中所述輪轂的所述端部分減少了縮小有效流路徑的渦流的形成。
5.根據權利要求1所述的排氣擴散器，其中所述凹處包括大體上垂直于所述中心線的第一表面、以及與所述第一表面呈角度的第二表面。
6.根據權利要求1所述的排氣擴散器，其中所述凹處使沿著所述中心線延長的渦流形成。
7.根據權利要求1所述的排氣擴散器，其中所述端部分使得靠近所述排氣擴散器出口處的所述排氣流的橫截面流速大體上一致。
8.根據權利要求1所述的排氣擴散器，其中所述端部分使得靠近所述排氣擴散器出口處的所述排氣流的橫截面壓力大體上一致。
9.一種排氣擴散器，其包括 殼體； 布置在所述殼體內的輪轂，其中排氣流通過形成于所述殼體與輪轂之間的入口而被接納；以及 所述輪轂的端部分包括凹處，所述凹處經配置以形成渦流，所述渦流在所述端部分的下游處圍繞所述排氣擴散器的中心線延長。
10.根據權利要求9所述的排氣擴散器，其中所述凹處使所述排氣流在下游方向上流向所述中心線。
11.根據權利要求9所述的排氣擴散器，其中所述排氣流的有效流路徑由用于所述排氣擴散器的第一部分的所述殼體和輪轂來界定，并且由殼體和所述第一部分下游處的所述排氣擴散器的第二部分的渦流的外部分來界定。
12.根據權利要求11所述的排氣擴散器，其中所述有效流路徑的橫截面面積在所述下游方向上增加。
13.根據權利要求9所述的排氣擴散器，其中所述渦流在靠近所述排氣擴散器的出口處，使得所述排氣流的橫截面壓力大體上一致。
14.根據權利要求9所述的排氣擴散器，其中所述渦流在靠近所述排氣擴散器的出口處，使得所述排氣流的橫截面流速大體上一致。
15.根據權利要求9所述的排氣擴散器，其中所述凹處包括大體上垂直于所述中心線 的第一表面、以及與所述第一表面呈角度的第二表面。
16.根據權利要求9所述的排氣擴散器，其中所述凹處形成了彎曲路徑，以減少所述渦流中徑向方向上的流。
17.一種燃氣渦輪機，其包括 圍繞所述燃氣渦輪機的一部分的渦輪機殼體；以及 連接到所述渦輪機殼體的排氣擴散器，所述擴散器包括 從所述燃氣渦輪機接納排氣流的入口 ；以及 在所述入口下游的出口，其中位于所述入口與出口之間的排氣的有效流路徑由所述渦輪機殼體和設在所述渦輪機殼體內的中心體來界定，并且由所述渦輪機殼體和在所述中心體下游處的渦流的外部分來界定，并且其中所述有效流路徑的橫截面面積在所述下游方向上增加。
18.根據權利要求17所述的燃氣渦輪機，其中所述中心體包括具有凹處的端部分，所述凹處經配置以形成所述渦流。
19.根據權利要求18所述的燃氣渦輪機，其中所述凹處包括大體上垂直于所述排氣擴散器的中心線的第一表面、以及與所述第一表面呈角度的第二表面。
20.根據權利要求18所述的燃氣渦輪機，其中所述渦流沿著所述排氣擴散器的中心線延長。
全文摘要
本發明公開一種排氣擴散器，所述排氣擴散器包括圍繞所述排氣擴散器的中心線布置的外殼體和圍繞所述中心線布置的輪轂，并且所述輪轂的端部分包括凹處，所述凹處經配置以使排氣流在所述排氣向下游方向流動時流向所述中心線。
文檔編號F02C7/00GK103032171SQ20121036788
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月28日 優先權日2011年10月3日
發明者D.D.南達, P.E.科貝 申請人:通用電氣公司