[发明专利]用于燃气涡轮机的扩压器

说明书

技术领域

本发明所公开的主题涉及涡轮机，具体地涉及与燃气涡轮机和蒸汽涡轮机一起使用的扩压器。

背景技术

典型的燃气涡轮机包括联接至转子的最后一级叶片的扩压器锥体或扩压器。扩压器通常用于通过减小排出气体的动能来增加排出气体的静态压力。通常，这可以通过增加扩压器在排出气体流动方向上的横截面积来实现。

经常，燃气涡轮机不是满负荷操作，而是出于效率考虑而被设计成低于这种满负荷。因此，基于满负荷设计，牺牲了部分负荷性能效率。这种低效率至少部分地由于扩压器内筒上的流动分离，而导致尖端强的流动剖面(tip strong flow profiles)。其他因素(例如涡轮机的最后一级的操作)会影响流动剖面。此外，经过扩压器的中心主体的流动产生大的涡流，这导致进一步低的系统效率。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种用于燃气涡轮机的扩压器包括适合于联接至燃气涡轮机的入口。该扩压器还包括位于扩压器端部附近的至少一个出口，其中扩压器端部位于入口的下游。该扩压器还包括外壁和大致延伸到扩压器端部的内筒。

所述外壁和所述内筒沿着所述扩压器在所述入口和所述出口之间的长度限定改变的半径。由所述外壁和所述内筒限定的所述改变的半径在所述出口处比在所述入口处更大。由所述外壁和所述内筒限定的所述改变的半径包括外半径位置。所述扩压器还包括位于所述入口和所述出口之间的相对中间位置的中点、由所述入口和所述中点限定的入口部分、和由所述中点和所述出口限定的出口部分，并且所述外半径位置接近所述入口部分。所述扩压器与轴流涡轮机组合。所述出口适合于联接至相邻物体。

根据本发明的另一方面，一种排出气体扩压器包括入口和出口。该排出气体扩压器还包括内筒，内筒基本从入口基本延伸到出口。该扩压器还包括外壁，外壁与内筒沿径向分隔开，其中外壁和内筒沿着扩压器在入口和出口之间的长度限定改变/变化的半径。

由所述外壁和所述内筒限定的所述改变的半径在所述出口处比在所述入口处更大。由所述外壁和所述内筒限定的所述改变的半径包括外半径位置。所述扩压器还包括位于所述入口和所述出口之间的相对中间位置的中点、由所述入口和所述中点限定的入口部分、和由所述中点和所述出口限定的出口部分，并且所述外半径位置接近所述入口部分。所述排出气体扩压器与轴流燃气涡轮机组合。所述入口适合于联接至所述轴流燃气涡轮机。所述出口适合于联接至相邻物体。

根据本发明的另一方面，一种燃气涡轮机包括涡轮机壳体，涡轮机壳体围绕燃气涡轮机的一部分。该燃气涡轮机还包括联接至涡轮机壳体的排出气体扩压器。该扩压器包括适合于联接至燃气涡轮机的入口、外壁、内筒和位于入口下游的扩压器端部，内筒大致延伸到扩压器端部。

所述排出气体扩压器还包括位于所述扩压器端部附近的出口。所述外壁和所述内筒沿着所述扩压器在所述入口和所述出口之间的长度限定改变的半径。由所述外壁和所述内筒限定的所述改变的半径在所述出口处比在所述入口处更大。由所述外壁和所述内筒限定的所述改变的半径包括外半径位置。所述燃气涡轮机扩压器还包括位于所述入口和所述出口之间的相对中间位置的中点、由所述入口和所述中点限定的入口部分、和由所述中点和所述出口限定的出口部分，并且所述外半径位置接近所述入口部分。

根据下列描述并结合附图，本发明的这些和其他优点和特征将更加显而易见。

附图说明

视为本发明的主题被具体指出并明确地在说明书结尾处的权利要求书中要求保护。从下列结合附图进行的详细描述，本发明的前述和其他特征以及优点将显而易见，其中：

图1是根据本发明的一个方面的扩压器的侧视横截面图；

图2示出与图1所示的扩压器相关的流动剖面(flow profile)；和

图3示出表现出流动分离的扩压器流动剖面(flow profile)。

详细的描述通过参照附图为示例对本发明的实施例以及优点和特征进行描述。

具体实施方式

图1示出根据本发明的一个实施例的扩压器200的一个方面。在操作中，来自燃气涡轮机的排出气体沿着箭头A所示的方向流过扩压器200。在本说明书中，如果物体沿箭头A的方向远离另一物体或位置，则该物体在该另一物体或位置的“下游”，如果物体沿与箭头A相反的方向远离另一物体或位置，则该物体在该另一物体或位置的“上游”。