[发明专利]涡轮机的涡轮

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮机，确切地说，涉及涡轮机的具有多个峰(hump)端壁的涡轮。

背景技术

燃气涡轮发动机等涡轮机可包括压缩机、燃烧室和涡轮。压缩机压缩入口气体，并且燃烧室将经压缩的入口气体与燃料一起燃烧以生成高温流体。这些高温流体被导入涡轮，在涡轮中高温流体的能量被转化为可用于生成动力以及/或者发电的机械能。涡轮经形成以构成供高温流体通过的环形通路。

在涡轮的一个或多个轴向级上，旋转叶片通常在多个涡轮级呈现强大的二次流，由此高温流体在横切于主流方向的方向上穿过通路流动。这些二次流会在这些多个级的各级处不利地影响级的效率。

发明内容

根据本发明的一方面，提供涡轮机的涡轮，并且所述涡轮包括经设置以构成通路的第一端壁和第二端壁；所述第一端壁和所述第二端壁的每一者都包括：朝向通路的表面，以及从第一端壁和第二端壁中的至少一者可延伸跨过通路的第一叶片和第二叶片；第一叶片和第二叶片的每一者都具有翼型形状，并且经设置使得第一叶片的压力侧朝向第二叶片的吸入侧。在第一叶片和第二叶片之间的第一端壁和第二端壁中的至少一者的表面的一部分具有：至少第一峰，其靠近第一叶片的前缘和压力侧，以及第二峰，其设置于第一叶片的翼弦长度的10-60％处，并且靠近其压力侧。

根据本发明的另一方面，提供涡轮机的涡轮，并且所述涡轮包括经设置以构成环形通路的第一和第二环形端壁；第一端壁和第二端壁的每一者都包括朝向环形通路的表面，以及从第一端壁和第二端壁的至少一者中可延伸跨过通路的叶片的环形阵列；各叶片具有翼型形状，并且经设置使得其中一个叶片的压力侧朝向其相邻的一个叶片的吸入侧。在所述其中一个叶片和所述其相邻的一个叶片之间的第一端壁和第二端壁的至少一者的表面的一部分具有：至少第一峰，其靠近所述其中一个叶片的压力侧和前缘，以及第二峰，其设置于所述其中一个叶片的翼弦长度的10-60％处，并且靠近其压力侧。

根据本发明的又一个方面，提供涡轮机，所述涡轮机包括：压缩机，其用于压缩入口气体以生成经压缩的入口气体；燃烧室，其将经压缩的入口气体与燃料一起燃烧以生成流体流；以及涡轮，其与燃烧室流体连通。涡轮包括第一端壁和第二端壁，其构成环形通路，流体流可引导的穿过所述环形通路；第一端壁设置于第二端壁内，并且气动元件的轴向级经设置延伸穿过在第一端壁和第二端壁之间的通路并且由此以气动的方式与流体流相互作用。第一端壁在相邻气动元件之间呈现非轴对称轮廓，并在靠近其中一个气动元件的压力侧具有多个峰。

通过以下结合附图进行的说明可以更加清楚地了解这些和其他优点以及特征。

附图说明

本说明书中的权利要求书特别指出并明确要求本发明的权利。通过以下结合附图进行的详细说明可以清楚地了解本发明的上述和其他特征以及优点，在附图中：

图1是燃气涡轮发动机的示意图；

图2是图1的燃气涡轮发动机的涡轮部分的侧视图；以及

图3是涡轮部分的地形图(topographical map)的径向视图。

具体实施方式通过参考附图以实例方式介绍本发明的各实施例以及优点和特征。

具体实施方式

参见图1和图2，并且根据本发明的各方面，涡轮机10可为，例如，燃气涡轮发动机11。这样，涡轮机10可包括压缩机12、燃烧室13以及涡轮14。压缩机12压缩入口气体，并且燃烧室13将经压缩的入口气体与燃料一起燃烧以生成高温流体等的流体流。这些高温流体被导入涡轮机14，在涡轮机14中高温流体的能量被转化为可用于生成动力以及/或者发电的机械能。

涡轮14包括第一环形端壁20以及第二环形端壁30，所述第二环形端壁30围绕第一环形端壁20设置以构成环形通路40。环形通路40从靠近燃烧室13的上游部分41延伸到远离燃烧室13的下游部分42。高温流体从燃烧室13输出，并且从上游部分41沿通路40穿过涡轮14到达下游部分42。第一环形端壁20以及第二环形端壁30的每一者都包括朝向面21和31的相应热气路径，所述面21和31向内朝向环形通路40。