燃气涡轮发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及第一级喷嘴或过渡喷嘴的后缘，其构造成在进入涡轮的第一级轮叶中之前促进其下游的相应燃烧流的混合。
【背景技术】
[0002]环形燃烧器通常与燃气涡轮发动机一起使用。总体而言，环形燃烧器可具有一定数量的独立的筒形燃烧器，其在压缩机与涡轮之间沿周向隔开。各个筒形燃烧器单独地生成燃烧气体，其向下游朝涡轮的第一级引导。
[0003]这些单独的燃烧流的混合较大地随发生混合所处的自由流的马赫数以及燃烧流之间的动量和能量差变化。事实上来说，筒形燃烧器的出口与第一级喷嘴的前缘之间的轴向距离为相对小的，使得较小混合实际上可在进入涡轮中之前发生。
[0004]因此，期望最小化混合损失。此类减小的混合损失可减小总体压力损失，而不增大燃烧器与涡轮之间的轴向距离。此类改进的燃烧设计因此将改进总体系统性能和效率。
【发明内容】
[0005]本申请及因此所得的专利提供了一级喷嘴或过渡喷嘴的后缘上的分流表面，以在进入涡轮的第一级轮叶中之前促进其下游的相应燃烧流的混合。例如，在一个实施例中，燃气涡轮发动机可包括燃烧器，该燃烧器包括燃烧流。燃气涡轮发动机还可包括一个或更多个翼型件，其形成设置在燃烧器下游的第一级喷嘴或过渡喷嘴。此外，燃气涡轮发动机可包括围绕一个或更多个翼型件的后缘定位的分流表面，以促进燃烧流的混合。
[0006]本申请及所得的专利还提供了一种限制燃气涡轮发动机中的压力损失的方法。该方法可包括将分流表面定位在第一级喷嘴或过渡喷嘴的一个或更多个翼型件的后缘上、在一定数量的筒形燃烧器中生成一定数量的燃烧流、使燃烧流与分流表面大致混合，以及使混合流经过至一级轮叶。
[0007]本申请及所得的专利还提供了一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机可包括形成一定数量的燃烧流的一定数量的筒形燃烧器。燃气涡轮发动机还可包括一个或更多个翼型件，其形成设置在筒形燃烧器下游的第一级喷嘴或过渡喷嘴。此外，燃气涡轮可包括围绕一个或更多个翼型件的后缘定位的分流表面，以促进燃烧流的混合。
[0008]在审阅连同若干附图进行的以下详细描述和所附权利要求时，本申请的这些及其它特征和改进将对本领域技术人员变得显而易见。
【附图说明】
[0009]现在将参照附图，该附图不必按比例绘制。
[0010]图1为可在本文中使用的已知的燃气涡轮发动机的示意图。
[0011]图2为可与图1的燃气涡轮发动机一起使用的筒形燃烧器的侧视截面图。
[0012]图3为可与图1的燃气涡轮发动机一起使用的过渡喷嘴燃烧系统的侧视截面图。
[0013]图4为如可在本文中所述的喷嘴的示意图。
[0014]图5为如可在本文中所述的分流表面的示意图。
[0015]图6为如可在本文中所述的分流表面的示意图。
[0016]图7为如可在本文中所述的分流表面的示意图。
【具体实施方式】
[0017]现在参照附图，其中相似的标号表示所有若干视图中的相似元件，图1示出了如可在本文中使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可包括压缩机15。压缩机15压缩进入空气流20。压缩机将压缩的空气流20输送至燃烧器25。燃烧器25使压缩的空气流20与压缩的燃料流30混合，并且点燃混合物来产生燃烧气流35。尽管仅示出了单个燃烧器25，但燃气涡轮发动机10可包括任何数量的燃烧器25。在该实例中，燃烧器25可呈一定数量的筒形燃烧器的形式，如将在下面更详细描述的。燃烧气流35继而输送至下游涡轮40。燃烧气流35驱动涡轮40以便产生机械功。在涡轮40中产生的机械功经由轴45驱动压缩机15，并且驱动外部负载50，诸如发电机等。
[0018]燃气涡轮发动机10可使用天然气、各种类型的合成气和/或其它类型的燃料。燃气涡轮发动机10可为一定数量的不同燃气涡轮发动机中的任一个，诸如由GeneralElectric公司(Schenectady, New York)等提供的那些。燃气祸轮发动机10可具有不同构造，并且可使用其它类型的构件。也可在本文中使用其它类型的燃气涡轮发动机。多个燃气涡轮发动机、其它类型的涡轮，以及其它类型的功率生成设备也可在本文中一起使用。
[0019]图2示出了可用于燃气涡轮发动机10中的燃烧系统25的实例。典型的燃烧系统25可包括具有一定数量的燃料喷嘴65的头端60。衬套68和过渡件70可在燃料喷嘴65的下游延伸至围绕涡轮40的一定数量的第一级喷嘴导叶80的后端75。冲击套筒85可包绕衬套68和过渡件70，并且向其提供冷却流。其它类型的燃烧器25及其它类型的构件和其它构造也是已知的。
[0020]来自压缩系统15或别处的冷却流90可穿过冲击套筒85。冷却流90可用于冷却衬套68和过渡件70，并且接着可至少部分地用于充入燃烧气流35。流90的一部分可头朝后端75，并且可用于冷却第一级喷嘴导叶80和相关的构件。可使用其它类型的冷却流。因此，冷却流90的一部分的损失导致寄生损失，因为流90的该部分并未用于充入燃烧流35。也可在本文中使用其它构件和其它构造。
[0021]图3示出了如可在本文中所述的过渡喷嘴燃烧系统100的一部分的实例。过渡喷嘴燃烧系统100可包括过渡喷嘴110。过渡喷嘴110具有以与上文所述类似的方式的衬套、过渡件和第一级喷嘴导叶的集成构造。过渡喷嘴110从头端120围绕燃料喷嘴65延伸至流动区130和围绕第一涡轮级150中的一定数量的轮叶叶片的过渡喷嘴后端140。过渡喷嘴燃烧系统100因此可认作是集成燃烧系统。可在本文中使用其它构造的其它类型的燃烧器。
[0022]在如图4中所绘的某些实施例中，第一级喷嘴导叶80和/或过渡喷嘴110的后缘(即，下游边缘)可包括分流表面，以促进燃烧流的混合。即，第一级喷嘴导叶80和/或过渡喷嘴110的后缘可包括人字形混合构件、叶形混合构件，和/或流体学混合构件。以该方式，第一级喷嘴导叶80和/或过渡喷嘴110的后缘形状可构造成促进燃烧流的混合，使得减小系统的总体压力损失。结果，第一级喷嘴导叶80和/或过渡喷嘴110的后缘形状可减小第一级轮叶上的高周疲劳负载和热负载。第一级喷嘴导叶80和/或过渡喷嘴110可或可不与过渡件和/或与燃烧器集成。
[0023]图4示出了第一级喷嘴80和/或过渡喷嘴110的翼型件400的实施例。在一个实例中，第一级喷嘴的翼型件40可包括前缘402和后缘404。后缘404可包括分流表面