本发明专利技术涉及一种布置在涡轮中的涡轮喷嘴，其包括：吸入侧，吸入侧在涡轮喷嘴的前缘与涡轮喷嘴的后缘之间沿轴线方向并且横向于涡轮喷嘴的纵向轴线延伸，吸入侧在径向方向上沿着纵向轴线延伸涡轮喷嘴的高度；压力侧，其与吸入侧相对地布置并且在涡轮喷嘴的前缘与涡轮喷嘴的后缘之间沿轴线方向延伸，压力侧沿径向方向延伸喷嘴的高度；以及凸起，其布置在喷嘴的吸入侧上并且相对于吸入侧的其他部分沿横向于径向方向和轴向方向两者的方向突出。
【技术实现步骤摘要】
本申请公开的主题涉及涡轮机，并且更具体地涉及涡轮机的涡轮中的喷嘴末级。
技术介绍
比如为燃气涡轮发动机的涡轮机可以包括压缩机、燃烧器和涡轮。气体在压缩机中被压缩、与燃料混合、然后被供给至燃烧器内，在此使气体/燃料混合物燃烧。高温和高能量排出流体然后被供给至涡轮，在此流体的能量被转换成机械能。在涡轮的末级中，低根部反应可以引起横向于主流方向的二次流。二次流可以负面地影响末级的效率并且导致不希望的局部毂旋流，这负面地影响扩散器的性能。这样，增加根部反应以控制二次流并且减小局部毂旋流将是有益的。
技术实现思路
以下概括与最初要求保护的专利技术的范围相称的一些实施例。这些实施例非旨在限制所请求保护的专利技术的范围，而这些实施例仅旨在提供本专利技术的可能的形式的概要。事实上，本专利技术可以包括可以与以下阐述的实施例相似或不同的各种形式。在第一实施例中，一种布置在涡轮中的涡轮喷嘴，包括：吸入侧，吸入侧在涡轮喷嘴的前缘与涡轮喷嘴的后缘之间沿轴线方向并且横向于涡轮喷嘴的纵向轴线延伸，吸入侧在径向方向上沿着纵向轴线延伸涡轮喷嘴的高度；与吸入侧相对地布置并且在涡轮喷嘴的前缘与涡轮喷嘴的后缘之间沿轴线方向延伸的压力侧，压力侧沿径向方向延伸喷嘴的高度；以及布置在喷嘴的吸入侧上并且相对于吸入侧的其他部分沿横向于径向方向和轴向方向两者的方向突出的凸起。在第二实施例中，一种系统，包括涡轮，涡轮包括第一环形壁、第二环形壁和喷嘴末级，喷嘴末级包括围绕旋转轴线环形地布置的多个喷嘴。每个喷嘴包括在第一环形壁与第二环形壁之间延伸的高度、前缘、布置在前缘的下游的后缘、沿轴线方向在前缘与后缘之间延伸并且沿径向方向延伸喷嘴的高度的吸入侧、与吸入侧相对地布置并且在喷嘴的前缘与喷嘴的后缘之间沿轴线方向延伸并且沿径向方向延伸喷嘴的高度的压力侧、以及布置在喷嘴的吸入侧上并且沿横向于从旋转轴线延伸的径向平面的方向突出的凸起。在第三实施例中，一种系统，包括涡轮，涡轮包括第一环形壁、第二环形壁和末级，末级包括围绕旋转轴线环形地布置的多个喷嘴。每个喷嘴包括位于第一环形壁与第二环形壁之间的高度、前缘、布置在前缘的下游的后缘、沿轴线方向在前缘与后缘之间延伸并且沿径向方向延伸喷嘴的高度的吸入侧、与吸入侧相对地布置并且在喷嘴的前缘与喷嘴的后缘之间沿轴线方向延伸并且沿径向方向延伸喷嘴的高度的压力侧、以及位于喷嘴的吸入侧上并且沿横向于从旋转轴线延伸的径向平面的方向突出并且沿轴线方向延伸的凸起，其中，多个喷嘴的每个喷嘴朝向压力侧相对于径向平面形成角度。附图说明当参照附图阅读以下详细说明时将能够更好地理解本专利技术的这些以及其他特征、方面和优点，其中，相同的附图标记在全部附图中代表相同的零件，其中：图1是根据本专利技术的各方面的涡轮机的一个实施例的示意图；图2是根据本专利技术的各方面的喷嘴的一个实施例的主视透视图；图3是根据本专利技术的各方面的在涡轮的级中设计有吸入凸起的部分阵列喷嘴的一个实施例的主视图；图4是根据本专利技术的各方面的在涡轮的级中设计有吸入凸起的部分阵列喷嘴的一个实施例的后视图；图5是根据本专利技术的各方面的两个相邻喷嘴的俯视截面图；图6是根据本专利技术的各方面的由涡轮的级中的相邻喷嘴限定的无量纲喉部分布的曲线表示；图7是根据本专利技术的各方面的最大喷嘴厚度除以50％跨距处的最大喷嘴厚度的无量纲分布的曲线表示；图8是根据本专利技术的各方面的除以轴向弦长的最大喷嘴厚度的无量纲分布的曲线表示；图9是根据本专利技术的各方面的具有吸入侧凸起的喷嘴的截面图；图10是根据本专利技术的各方面的相对于径向叠置翼型朝向压力侧倾斜的喷嘴的示意图；以及图11是根据本专利技术的各方面的与径向叠置翼型相比具有3度压力侧倾斜的喷嘴的透视图。具体实施方式以下将说明本专利技术的一个或更多个具体实施例。为了提供这些实施例的简明说明，说明书中可以不说明实际实施方式的所有特征。应当理解的是，在任何这些实际实施方式的开发过程中，如在任何工程项目或设计项目中，必须做出许多具体实施方式的决定以实现开发者的特定目标，比如符合系统相关和商业相关的限制，这种限制可能在一个实施方式中不同于另一个实施方式。此外，应当理解的是，这些研制计划可能是复杂和费时的，然而对于受益于本专利技术的本领域普通技术人员来说其设计、制作和制造是例行工作。当介绍本专利技术的各个实施例的元件时，词汇“一种”、“一个”、“该”和“所述”旨在意味着具有一个或更多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意指是包括在内的并且意味着可能具有除所列元件之外的另外的元件。在燃气涡轮发动机中燃烧之后，排出流体排出燃烧器并且进入涡轮。低根部反应可以在涡轮的末级中引入强力的二次流(即，横向于主流方向的流)，这降低了末级的效率。另外，叶片毂中或周围的二次流可能引入不希望的旋流，其可以表现为在叶片中出口流剖面/轮廓(profile)中的旋流脉冲(swirlspike)，这负面地影响扩散器的性能。在吸入侧上具有凸起的喷嘴设计、在末级中实施的朝向压力侧的轻微倾斜以及喉部的靠近毂区域的开口可被用于实现根部反应，由此减少二次流和不希望的旋流。现在转向附图，图1是涡轮机10(例如燃气涡轮发动机)的一个实施例的示图。图1中示出的涡轮机10包括压缩机12、燃烧器14和涡轮16。空气或一些其他气体在压缩机12中压缩、与燃料混合、供给到燃烧器14内以及然后燃烧。排出流体被供给至涡轮16，在此来自排出流体的能量转换成机械能。涡轮包括多个级18，包括末级20。每个级18可以包括联接至旋转轴的转子和具有环形阵列喷嘴的定子，转子具有围绕旋转轴线26旋转的环形阵列的轴向对准的轮叶或叶片。因此，末级20可以包括末级定子22和末级转子24。为了清晰起见，图1包括具有轴线方向28、径向方向32和圆周方向34的坐标系。另外，示出径向平面30。径向平面30在一个方向中沿轴线方向28(沿着旋转轴线26)延伸，并且然后沿径向方向向外延伸。图2是喷嘴36的实施例的正面透视图(即大致向下游看)。末级20中的喷嘴36构造成沿径向方向32在第一环形壁40与第二环形壁42之间延伸。每个喷嘴36可以具有翼型类型形状并且可被构造成在排出流体沿轴线方向28大致向下游流动通过涡轮16时与来自燃烧器14的排出流体气动地相互作用。每个喷嘴36具有前缘44、沿轴线方向28布置在前缘44的下游的后缘46、压力侧48和吸入侧50。压力侧48沿轴线方向28在前缘44与后缘46之间、以及沿径向方向32在第一环形壁40与第二环形壁42之间延伸。与压力侧48相反地，吸入侧50沿轴线方向28在前缘44与后缘46之间、以及沿径向方向32在第一环形壁40与第二环形壁42之间延伸。末级20中的喷嘴36配置成使得一个喷嘴36的压力侧48面向相邻喷嘴36的吸入侧50。当排出流体朝向喷嘴36之间的通道38流动并且流过通道38时，排出流体与喷嘴36气动地相互作用使得排出流体以相对于轴线方向28的角动量流动。低根部反应可以在涡轮的轮叶末级20中引入强的二次流和不希望的旋流，降低轮叶末级20的效率和扩散器的性能。填充有具有从吸入侧的下部突出的凸起52的喷嘴36的喷嘴末级24可能激励根部反应，由此减轻二次流和不希望的旋流，喷嘴末级24使喉部在接近毂区域处打开(以及在一些实施例中，朝向压力侧48轻微倾斜)。图3和图4分别本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种构造成布置在涡轮中的涡轮喷嘴，包括：吸入侧，所述吸入侧在涡轮喷嘴的前缘与涡轮喷嘴的后缘之间沿轴线方向并且横向于涡轮喷嘴的纵向轴线延伸，所述吸入侧在径向方向上沿着所述纵向轴线延伸所述涡轮喷嘴的高度；压力侧，所述压力侧与所述吸入侧相对地布置并且在所述涡轮喷嘴的前缘与所述涡轮喷嘴的后缘之间沿轴线方向延伸，所述压力侧沿径向方向延伸所述喷嘴的高度；以及凸起，所述凸起布置在所述涡轮喷嘴的吸入侧上并且相对于所述吸入侧的其他部分沿横向于径向方向和轴向方向两者的方向突出。
【技术特征摘要】
2015.07.01 US 14/7895071.一种构造成布置在涡轮中的涡轮喷嘴，包括：吸入侧，所述吸入侧在涡轮喷嘴的前缘与涡轮喷嘴的后缘之间沿轴线方向并且横向于涡轮喷嘴的纵向轴线延伸，所述吸入侧在径向方向上沿着所述纵向轴线延伸所述涡轮喷嘴的高度；压力侧，所述压力侧与所述吸入侧相对地布置并且在所述涡轮喷嘴的前缘与所述涡轮喷嘴的后缘之间沿轴线方向延伸，所述压力侧沿径向方向延伸所述喷嘴的高度；以及凸起，所述凸起布置在所述涡轮喷嘴的吸入侧上并且相对于所述吸入侧的其他部分沿横向于径向方向和轴向方向两者的方向突出。2.根据权利要求1所述的涡轮喷嘴，其特征在于，所述凸起在所述喷嘴的第一百分比高度处开始突出起始高度，在所述喷嘴的第二百分比高度处达到最大突出，并且在所述喷嘴的第三百分比高度处以终止高度停止突出。3.根据权利要求2所述的涡轮喷嘴，其特征在于，所述喷嘴的第一百分比高度在所述涡轮喷嘴的高度的0％与20％之间；其中所述凸起的所述最大突出在所述喷嘴的高度的0.5％与10.0％之间，或者所述凸起的所述最大突出在所述喷嘴的高度的0.5％与5.0％之间；其中所述喷嘴的第二百分比高度在20％与40％之间；以及，其中所述喷嘴的第三百分比高度在50％与60％之间。4.根据权利要求1所述的涡轮喷嘴，其特征在于，所述凸起延伸所述前缘与所述后缘之间的所述吸入侧的长度的至少一半以上，并且其中所述凸起沿着所述吸入侧的整个长度延伸。5.根据权利要求1所述的涡轮喷嘴，其特征在于，所述喷嘴相对于沿径向方向从所述涡轮的旋转轴线延伸的平面具有朝向所述压力侧的倾角，其中朝向所述压力侧的所述倾角大于0度并且小于或等于5度。6.一种系统，包括：涡轮，所述涡轮包括：第一环形壁；第二环形壁；以及末级，所述末级包括围绕旋转轴线环形地布置在所述第一环形壁与所述第二环形壁之间的多个喷嘴，其中，所述多个喷嘴中的每个喷嘴包括：在所述第一环形壁与所述第二环形壁之间延伸的高度；前缘；布置在所述前缘的下游的后缘；吸入侧，所述吸入侧沿轴线方向在所述前缘与所述后缘之间延伸，并且沿径向方向延伸所述喷嘴的高度；压力侧，所述压力侧与所述吸入侧相对地布置并且在所述喷嘴的前缘与所述喷嘴的后缘之间沿轴线方向延伸，所述压力侧沿径向方向延伸所述喷嘴的高度；...
【专利技术属性】
技术研发人员：SK鲍米克，R舒罕，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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