專利名稱：燃氣渦輪機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃氣渦輪機。
背景技術(shù)：
燃氣輪機裝備有壓縮機，燃燒器和渦輪機。在燃氣渦輪機中，空氣被在壓縮機壓縮，并流入燃燒器，并在燃燒器中與燃料混合并發(fā)生燃燒。燃燒氣體流入渦輪機，并且在渦輪機中能量從燃燒氣體中輸出以轉(zhuǎn)動壓縮機并驅(qū)動發(fā)電機產(chǎn)生電能。在流過渦輪機之后，燃燒氣體經(jīng)過一個排氣擴散器排出。
圖4示出了裝備有排氣擴散器的渦輪機的實例。渦輪機包括多個固定到外殼3上的靜止氣翼(葉片，未示出)和多個固定到轉(zhuǎn)子軸1上的轉(zhuǎn)動氣翼2(翼片)，轉(zhuǎn)子軸繞中心線CL轉(zhuǎn)動。氣體在圖4中以F方向流動，即從左向右流動。渦輪機可以包括多對葉片和固定到轉(zhuǎn)子1上的翼片(級)。圖4示出了渦輪機的最后一級的翼片。
包括有部分5、6、7和8的排氣擴散器同軸地連接到渦輪機的下游端部。排氣擴散器包括環(huán)繞氣體流路5的排氣殼體6和多個支撐著軸頸軸承7的支柱8，而軸頸軸承7又支撐轉(zhuǎn)子1。
每個支柱8都裝有支撐軸頸軸承7的支柱主體8a，覆蓋并防止支柱主體8a與燃燒氣體F發(fā)生接觸的支柱罩8b。在前述傳統(tǒng)的燃氣渦輪機中，在每個支柱罩8b的頭邊緣都會形成強沖擊波，造成渦輪機性能降低。圖5示出了支柱8的傳統(tǒng)橫截面A-A。支柱罩8b由通過在頭邊緣LE和尾邊緣TE的半圓連接在一起、在流動方向上平行的線形成。
當具有高馬赫數(shù)(例如，M＝0.65)的燃燒氣體F流過支柱的頭邊緣，流速迅速增加以獲得超音速。在圖5的“a”所示區(qū)域中產(chǎn)生沖擊。沖擊的產(chǎn)生會導(dǎo)致渦輪機的效率降低。
當周邊溫度(在壓縮機入口的溫度)較低時，在渦輪機效率上的前述效果會加強。在低周邊溫度下流入燃氣渦輪機的氣體量要比在正常周邊溫度下的氣體量大，結(jié)果，流入排氣擴散器的燃燒氣體的馬赫數(shù)增加。由此，在頭邊緣LE產(chǎn)生的沖擊波變強，造成渦輪機效率進一步降低。

發(fā)明內(nèi)容
針對前述問題，本發(fā)明的目的是提供一種燃氣渦輪機，其能避免由排氣擴散器的支柱處產(chǎn)生的沖擊波造成的渦輪機效率降低。
為了解決前述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了下述一種裝置。
通過修改圖5的支柱罩8b的形狀，避免了在頭邊緣處產(chǎn)生的沖擊，或?qū)⑵錅p至最小。結(jié)果，由于沖擊造成的渦輪機效率降低被避免或減低。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的燃氣渦輪機的實施例的概要結(jié)構(gòu)的視圖；圖2是示出排氣擴散器的支柱的外形的剖面圖；圖3是示出沿燃氣渦輪機的支柱的馬赫數(shù)分布的曲線圖，其中x軸代表在燃氣流動方向上與頭邊緣的距離，y軸代表馬赫數(shù)；圖4是沿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線的剖面圖，示出了渦輪機和排氣擴散器的結(jié)構(gòu)；圖5是沿圖4的A-A線的剖面圖，示出了裝配在排氣擴散器中的傳統(tǒng)支柱的外形。
具體實施例方式
下面參照附圖描述本發(fā)明以及其在燃氣渦輪機中的用途。但是，本發(fā)明并不限于本實施例。
圖1示出了本實施例的燃氣渦輪機的概要結(jié)構(gòu)。圖1示出了壓縮機10，燃燒器20，和渦輪機30。壓縮機10吸入大量氣體并在其中對該氣體進行壓縮。燃燒器20在將壓縮機10中壓縮的空氣與燃料混合后進行燃燒。在燃燒器20中產(chǎn)生的燃燒空氣被引入渦輪機30，在渦輪機30中燃燒氣體膨脹，并流經(jīng)固定到轉(zhuǎn)子32上的動翼片，以將燃燒氣體的熱能轉(zhuǎn)化成機械能，結(jié)果，產(chǎn)生了能量。在燃氣渦輪機中，一般的，在渦輪機30中獲得的能量的一部分被用作壓縮機10的能量。
在渦輪機30中裝備有多個固定到轉(zhuǎn)子32上的動翼片34和多個固定到外殼31(靜止件側(cè))上的靜葉片33。動翼片34和靜葉片33沿轉(zhuǎn)子32的轉(zhuǎn)動軸線交替地布置。當轉(zhuǎn)子32被連接到發(fā)電機(未示出)上時，可以進行發(fā)電。
外殼31通過覆蓋動翼片32和轉(zhuǎn)子32的外周而在其中形成了燃燒氣體的流路35。外殼31對應(yīng)于圖4的渦輪機外殼3和排氣殼體6的結(jié)合體。
下面詳細描述支柱8的形狀。
圖2對應(yīng)于沿圖4的A-A線截取的剖面圖。正如圖2所示，本實施例的支柱(為了與傳統(tǒng)支柱8區(qū)別開，該支柱的附圖標記為100)包括支撐具有軸頸軸承7的轉(zhuǎn)子1的支柱主體101、和覆蓋并防止支柱主體101與燃燒氣體F接觸的支柱罩102。
支柱罩102的橫截面外形是翼形，其中頭邊緣LE1的厚度是沿著燃燒氣體F的流動方向逐漸增大的。與傳統(tǒng)支柱的半圓形相比，本發(fā)明的支柱頭邊緣是橢圓形的。
通過采用帶有以橢圓形逐漸變大的翼形形狀的頭邊緣LE1，流入頭邊緣LE1的燃燒氣體F可以沿著頭邊緣LE1的平滑的曲線表面流動。正如圖3的虛線所示，可以避免在頭邊緣LE1的馬赫數(shù)迅速增加(連續(xù)線b表示當頭邊緣具有傳統(tǒng)的鈍頭端形狀時的馬赫數(shù))。由于可以避免形成由高馬赫數(shù)引起的強沖擊波，由沖擊的形成而造成的渦輪機效率的減低可以避免或減少。
在本發(fā)明實施例中，尾邊緣TE1與頭邊緣LE1一樣具有翼形形狀，但是，尾邊緣TE1的形狀并非限定于此，尾邊緣TE1可以具有鈍頭端形狀，或者就像曲線部分被簡單切掉后的矩形形狀。
而且，除了圖2中示出的形狀之外，支柱罩102的外形可以是NACA翼片在其截面中的形狀。
權(quán)利要求
1.一種燃氣渦輪機，包括固定到轉(zhuǎn)子上的動翼片和在動翼片的出口處吸入燃燒氣體以恢復(fù)壓力的排氣擴散器，其中排氣擴散器包括支撐設(shè)置在排氣擴散器中的轉(zhuǎn)子的支柱；其中，支柱的頭邊緣在縱向上的截面的外形為翼形，其厚度沿燃燒氣體的流動方向逐漸增大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃氣渦輪機，其特征在于，支柱的尾邊緣在縱向上的截面的外形為半圓形。
全文摘要
一種燃氣渦輪機。支柱的頭邊緣在縱向上的截面的外形是翼形，其厚度沿燃燒氣體的流動方向逐漸增大，以避免由于在排氣擴散器的支柱處產(chǎn)生的沖擊波引起的渦輪機效率的降低。
文檔編號F01D25/30GK1506560SQ0314840
公開日2004年6月23日 申請日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月9日
發(fā)明者若園進, 石坂浩一, 由里雅則, 羅納德·塔卡哈什, 塔卡哈什, 一, 則 申請人:三菱重工業(yè)株式會社