專利名稱：具有導(dǎo)流凹槽的燃?xì)鉁u輪噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)和結(jié)果專利大體涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪噴嘴，并且更特別地，涉及具有導(dǎo)流凹槽(flow groove)的潤(rùn)輪噴嘴,該導(dǎo)流凹槽定位在吸力面上或其他地方，以便限制徑向流遷移和湍流。
背景技術(shù)：
在燃?xì)鉁u輪中，許多系統(tǒng)要求應(yīng)當(dāng)在燃?xì)鉁u輪的每個(gè)級(jí)處被滿足，以便滿足設(shè)計(jì)目的。這些設(shè)計(jì)目的可包括但不受限于總的提高的效率和翼型件加載能力。就這點(diǎn)而論，渦輪噴嘴翼型件輪廓應(yīng)當(dāng)達(dá)到用于特別級(jí)的熱和機(jī)械操作要求。例如，末級(jí)噴嘴可具有在外徑附近的顯著高損失的區(qū)域。這些損失可與沿著向內(nèi)吸力面的徑向流遷移有關(guān)。這種徑向流遷移可與混合損失組合，以便降低葉片排效率。就這點(diǎn)而論，具有全部壓力損失的伴隨減小的、徑向流遷移的減小應(yīng)當(dāng)提聞總性能和效率。因此，存在對(duì)特別是用于末級(jí)噴嘴的改進(jìn)渦輪噴嘴設(shè)計(jì)的期望。這種改進(jìn)渦輪噴嘴設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)適應(yīng)和/或消除關(guān)于翼型件的徑向流遷移和相關(guān)損失。徑向流遷移的這種減小等應(yīng)當(dāng)提高總性能和效率。還應(yīng)當(dāng)在本文中考慮和解決總成本和維護(hù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)和結(jié)果專利提供渦輪噴嘴的實(shí)例。本文中描述的渦輪噴嘴可包括翼型件，其具有前緣和后緣以及從前緣延伸到后緣的導(dǎo)流凹槽。本申請(qǐng)和結(jié)果專利進(jìn)一步提供渦輪的實(shí)例。本文中描述的渦輪可包括許多級(jí)，其中，級(jí)中的每一個(gè)包括許多噴嘴和許多動(dòng)葉。動(dòng)葉中的每一個(gè)可包括翼型件，其具有前緣、后緣和在其間延伸的導(dǎo)流凹槽。本申請(qǐng)和結(jié)果專利進(jìn)一步提供渦輪噴嘴翼型件的實(shí)例。本文中描述的渦輪噴嘴翼型件可包括前緣、后緣、壓力面、吸力面和導(dǎo)流凹槽，其沿著吸力面從前緣延伸到后緣?？墒褂闷渌麡?gòu)造。在審閱結(jié)合若干附圖和所附權(quán)利要求進(jìn)行的下列詳細(xì)描述之后，本申請(qǐng)和結(jié)果專利的這些和其他的特征和改進(jìn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將變得顯而易見。


圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，其示出了壓縮機(jī)、燃燒器和渦輪。圖2是可在本文中描述的具有多個(gè)噴嘴和多個(gè)動(dòng)葉的渦輪的部分的示意圖。圖3是可使用在圖2的渦輪中的噴嘴的實(shí)例的側(cè)視截面圖。圖4是圖3的噴嘴的側(cè)視平面圖，該噴嘴具有定位在其中的導(dǎo)流凹槽。圖5是圖3的噴嘴的前緣視圖。圖6是圖3的噴嘴的后緣視圖。部件列表 10燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 15壓縮機(jī) 20空氣流 25燃燒器 30燃料流 35燃燒氣體流 40渦輪 45軸 50負(fù)載 100渦輪 110第一級(jí) 120第一級(jí)噴嘴 130第一級(jí)動(dòng)葉 140第二級(jí) 150第二級(jí)噴嘴 160第二級(jí)動(dòng)葉 170末級(jí) 180末級(jí)噴嘴 190末級(jí)動(dòng)葉 200轉(zhuǎn)子 210外殼 215熱氣路 220噴嘴 230翼型件 240前緣 250后緣 260壓力面 270吸力面 280平臺(tái) 290末端 300導(dǎo)流凹槽 310V形形狀 320線性方向。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖，其中，同樣的標(biāo)記在所有若干視圖中表示同樣的元件，圖1示出了
可在本文中使用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括壓縮機(jī)15。壓
縮機(jī)15壓縮進(jìn)入的空氣流20。壓縮機(jī)15將壓縮的空氣流20輸送到燃燒器25。燃燒器25
將壓縮的空氣流20與壓縮的燃料流30混合，并且點(diǎn)燃混合物，以產(chǎn)生燃燒氣體流35。雖然僅示出單個(gè)燃燒器25，但是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括任何數(shù)量的燃燒器25。燃燒氣體流35進(jìn)而輸送到渦輪40。燃燒氣體流35驅(qū)動(dòng)渦輪40，以便產(chǎn)生機(jī)械功。渦輪40中產(chǎn)生的機(jī)械功經(jīng)由軸45驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)15，并且驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載50，諸如發(fā)電機(jī)等。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可使用天然氣、各種類型的合成氣和/或其他類型的燃料。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可為由紐約斯卡奈塔第市的通用電氣公司提供的許多不同燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的任何一種，其包括但不受限于諸如7系列或9系列重型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)等的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可具有不同的構(gòu)造，并且可使用其他類型的構(gòu)件。還可在本文中使用其他類型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。多個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、其他類型的渦輪和其他類型的發(fā)電設(shè)備還可在本文中一起使用。圖2示出了可在本文中描述的渦輪100的部分的實(shí)例。渦輪100可包括許多級(jí)。在該實(shí)例中，渦輪100可包括具有許多第一級(jí)噴嘴120和許多第一級(jí)動(dòng)葉130的第一級(jí)110、具有許多第二級(jí)噴嘴150和許多第二級(jí)動(dòng)葉160的第二級(jí)140和具有許多末級(jí)噴嘴180和許多末級(jí)動(dòng)葉190的末級(jí)170?？稍诒疚闹惺褂萌魏螖?shù)量的級(jí)，其具有任何數(shù)量的動(dòng)葉130，160，190和任何數(shù)量的噴嘴120，150，180。動(dòng)葉130，160，190可以以周向陣列定位在轉(zhuǎn)子200上，用于與其一起旋轉(zhuǎn)。同樣地，噴嘴120，150，180可為固定的，并且可以以周向陣列安裝在外殼210等上。熱氣路215可延伸穿過渦輪100，用于利用來(lái)自燃燒器25的燃燒氣體流35驅(qū)動(dòng)動(dòng)葉130，160，190。還可在本文中使用其他構(gòu)件和其他構(gòu)造。圖3-6示出了可在本文中描述的噴嘴220的實(shí)例。噴嘴220可為末級(jí)噴嘴180中的一個(gè)和/或渦輪100中的任何其他的噴嘴。噴嘴220可包括翼型件230。一般而言，翼型件230可沿著X軸從前緣240延伸到后緣250。翼型件230可沿著Y軸從壓力面260延伸到吸力面270。同樣地，翼型件230可沿著Z軸從平臺(tái)280延伸到末端290。噴嘴220的總構(gòu)造可變化?？稍诒疚闹惺褂闷渌麡?gòu)件和其他構(gòu)造。噴嘴220可具有繞著翼型件230定位的導(dǎo)流凹槽300。導(dǎo)流凹槽300可定位在翼型件230的末端290附近，S卩，導(dǎo)流凹槽300可定位成比平臺(tái)280更接近末端290。導(dǎo)流凹槽300可沿著吸力面270從前緣240向內(nèi)延伸到后緣250。導(dǎo)流凹槽300可平滑地結(jié)合到前緣240和后緣250中。導(dǎo)流凹槽300可沿著吸力面270在很大程度上線性方向320上延伸，但是可在本文中使用其他方向。導(dǎo)流凹槽300可具有很大程度上V或U形的構(gòu)造310，但是可在本文中使用其他構(gòu)造。特別地，導(dǎo)流凹槽300可具有任何尺寸、形狀或構(gòu)造?？稍诒疚闹惺褂枚嘤谝粋€(gè)導(dǎo)流凹槽300。雖然根據(jù)吸力面370討論導(dǎo)流凹槽300，但是導(dǎo)流凹槽300還可定位在壓力面260上，并且/或者許多導(dǎo)流凹槽300可沿著吸力面270和壓力面260 二者定位。因此，導(dǎo)流凹槽300的數(shù)量、定位和構(gòu)造可在本文中改變。可在本文中使用其他構(gòu)件和其他構(gòu)造。因此，繞著噴嘴220的導(dǎo)流凹槽300的使用起作用以在軸向方向上指引燃燒氣體流35，以便減小徑向流遷移的量。徑向流遷移的程度的減小可伴隨著總壓力損失的減小，以便提高總動(dòng)葉排的效率和性能。因此，導(dǎo)流凹槽300用作防止這種流遷移的物理屏障，因?yàn)閷?dǎo)流凹槽300在期望方向上引導(dǎo)流。導(dǎo)流凹槽300的使用還可有效地減小繞著其的湍流。應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，前面所述僅涉及本申請(qǐng)和結(jié)果專利的某些實(shí)施例。在不背離由下列權(quán)利要求和其等同物限定的本發(fā)明的大體精神和范圍的情況下，可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在本文中作出許多變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種渦輪噴嘴，其包括: 翼型件； 所述翼型件包括前緣和后緣；和 導(dǎo)流凹槽； 所述導(dǎo)流凹槽從所述翼型件的前緣延伸到后緣。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述導(dǎo)流凹槽沿著所述翼型件的吸力面延伸。
3.如權(quán)利要求1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述翼型件從基部延伸到末端，并且其中，所述導(dǎo)流凹槽定位成與所述末端相鄰。
4.如權(quán)利要求1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述導(dǎo)流凹槽包括大致V形形狀。
5.如權(quán)利要求1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述導(dǎo)流凹槽在大致線性方向上延伸。
6.如權(quán)利要求1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述渦輪噴嘴包括末級(jí)噴嘴。
7.如權(quán)利要求1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，進(jìn)一步包括多個(gè)導(dǎo)流凹槽。
8.如權(quán)利要求1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述翼型件包括壓力面，并且其中，所述導(dǎo)流凹槽沿著所述壓力面延伸。
9.如權(quán)利要求 1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述導(dǎo)流凹槽成形為減小熱燃燒氣體流沿著所述翼型件的流遷移。
10.一種渦輪,其包括: 多個(gè)噴嘴；和 多個(gè)動(dòng)葉； 所述多個(gè)動(dòng)葉包括翼型件； 所述翼型件包括前緣、后緣和在其間延伸的導(dǎo)流凹槽。
11.如權(quán)利要求10所述的渦輪，其特征在于，所述導(dǎo)流凹槽沿著所述翼型件的吸力面延伸。
12.如權(quán)利要求10所述的渦輪，其特征在于，所述翼型件從基部延伸到末端，并且其中，所述導(dǎo)流凹槽定位成與所述末端相鄰。
13.如權(quán)利要求10所述的渦輪，其特征在于，所述導(dǎo)流凹槽包括大致V形形狀。
14.如權(quán)利要求10所述的渦輪，其特征在于，所述導(dǎo)流凹槽在大致線性方向上延伸。
15.如權(quán)利要求10所述的渦輪，其特征在于，進(jìn)一步包括多個(gè)導(dǎo)流凹槽。
16.如權(quán)利要求10所述的渦輪，其特征在于，所述翼型件包括壓力面，并且其中，所述導(dǎo)流凹槽沿著所述壓力面延伸。
17.如權(quán)利要求10所述的渦輪，其特征在于，所述導(dǎo)流凹槽成形為減小熱燃燒氣體流沿著所述翼型件的流遷移。
18.—種渦輪噴嘴翼型件，其包括: 前緣； 后緣； 壓力面； 吸力面；和導(dǎo)流凹槽，其沿著所述吸力面從所述前緣延伸到所述后緣。
19.如權(quán)利要求18所述的渦輪噴嘴翼型件，其特征在于，所述翼型件從基部延伸到末端，并且其中，所述導(dǎo)流凹槽定位成與所述末端相鄰。
20.如權(quán)利要求18所述的渦輪噴嘴翼型件，其特征在于，所述導(dǎo)流凹槽包括大致V形形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有導(dǎo)流柵的燃?xì)鉁u輪噴嘴。本申請(qǐng)?zhí)峁u輪噴嘴。渦輪噴嘴可包括翼型件，其具有前緣和后緣以及從前緣延伸到后緣的導(dǎo)流柵。
文檔編號(hào)F01D1/02GK103184898SQ20121058852
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月3日
發(fā)明者C.A.比勒克 申請(qǐng)人:通用電氣公司