專利名稱：擴(kuò)壓裝置的制作方法
擴(kuò)壓裝置
本發(fā)明涉及一種擴(kuò)壓裝置和尤其涉及包括這種擴(kuò)壓裝置的汽輪機(jī)排汽 腔或燃?xì)廨啓C(jī)排氣腔。
擴(kuò)壓器是一個(gè)可以流過(guò)流體的通道，它在無(wú)流動(dòng)分離通流的同時(shí)通過(guò)橫 截面擴(kuò)張使流體減速，以及按照伯努里定理降低流體動(dòng)壓有利于靜壓。
擴(kuò)壓器的質(zhì)量通過(guò)壓力恢復(fù)系數(shù)表達(dá)，它由
C/' 二(尸出口 _尸進(jìn)口)/(尸總，進(jìn)口 ""尸進(jìn)口)
以及總壓或滯止壓力4, a。、擴(kuò)壓器進(jìn)口靜壓4。和擴(kuò)壓器出口靜壓4。 決定。
例如在管道中的擴(kuò)壓器應(yīng)用于壓力恢復(fù)或橫截面擴(kuò)張的連續(xù)平穩(wěn)地過(guò)
渡(過(guò)渡擴(kuò)壓器)。對(duì)于有圓形橫截面的管道，擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)為軸對(duì)稱。圖4表 示一個(gè)軸對(duì)稱擴(kuò)壓器101的縱剖面以及示意表示其中發(fā)生的典型的流動(dòng)。擴(kuò) 壓器101有進(jìn)口截面102和出口截面103，它們的面積比大于1。在擴(kuò)壓器 101上游設(shè)圓柱形流入管，入流108通過(guò)它流動(dòng)，在擴(kuò)壓器101下游設(shè)圓4i 形流出管，出流109通過(guò)它流動(dòng)。
由于流體附著在擴(kuò)壓器壁上，所以在壁附近的流動(dòng)形成邊界層。圖4所 示擴(kuò)壓器IOI的下半部分中表示沿主流方向的五個(gè)特征速度剖面IIO至114， 其中前兩個(gè)速度剖面110、 111表示流入管內(nèi)壁附近的流動(dòng)，以及在上游后 的三個(gè)速度剖面112至114表示擴(kuò)壓器101內(nèi)在壁附近的流動(dòng)。
因?yàn)樵跀U(kuò)壓器101中流動(dòng)減速，所以沿流動(dòng)方向的主流其流速降低，由 此在滿足熱力學(xué)第一定理的條件下，沿流動(dòng)方向的流體靜壓相應(yīng)提高。按照 普蘭德特爾邊界層理論，在邊界層內(nèi)橫向于流動(dòng)方向的靜壓是常數(shù)。
基于擴(kuò)壓器101的減速作用和在擴(kuò)壓器壁上的附著條件，在壁附近流體 的流動(dòng)速度下降。在渡過(guò)了一定的流動(dòng)距離后，橫向于和在擴(kuò)壓器壁上的流 速梯度為零。這一位置是表示在邊界層剖面113內(nèi)的流動(dòng)分離點(diǎn)105。
在分離點(diǎn)105內(nèi)，流體從擴(kuò)壓器壁朝擴(kuò)壓器101中心運(yùn)動(dòng)，以及在分離 點(diǎn)105下游的壁附近形成逆流，它造成分離氣泡106。分離氣泡106導(dǎo)致擴(kuò) 壓器101有效的通流截面變窄，從而使分離氣泡106區(qū)域內(nèi)的主流加速。由此提高主流中的動(dòng)能，流體在出口管內(nèi)重新接觸再接觸點(diǎn)107。
圖4所示擴(kuò)壓器101的開(kāi)度，決定性地確定了分離氣泡106的形狀和大 小以及分離點(diǎn)105和可能出現(xiàn)的再接觸點(diǎn)107的位置。擴(kuò)壓器101的開(kāi)度越 大，分離點(diǎn)105處于越上游。
與流體在其中完全貼靠壁的擴(kuò)壓器相比，由于擴(kuò)壓器IOI有效的通流截 面變窄，所以分離氣泡106降低了擴(kuò)壓器101的壓力恢復(fù)效果。
為了在擴(kuò)壓器內(nèi)造成層狀的邊界層流，由公開(kāi)文件DE1628337已知一 種安裝在輪轂上的葉輪，它的被擴(kuò)壓器板包裹的葉片在葉尖通過(guò)一個(gè)環(huán)連 接。在此環(huán)上的一圈導(dǎo)向葉片設(shè)置為，在保持由擴(kuò)壓器板導(dǎo)引的邊界流的同 時(shí)，它們擴(kuò)張從葉輪流出的射流。除導(dǎo)向葉片外這尤其這樣達(dá)到，即所述環(huán) 有相應(yīng)的橫截面形狀，這種形狀有利于夾帶的流束的流動(dòng)并將其高速吹出。
此外為了避免在擴(kuò)壓器內(nèi)流動(dòng)分離，由JP08260905已知一種平行于擴(kuò) 壓器壁布置沿流動(dòng)方向延伸的管。基于擴(kuò)壓器發(fā)散的橫截面以及與之平行的 相應(yīng)地發(fā)散的管，所以增大在擴(kuò)壓器壁與管之間形成的環(huán)形通道的流動(dòng)截 面，從而使在環(huán)形通道中流動(dòng)的介質(zhì)減速。
汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)在部分負(fù)荷、基本負(fù)荷和過(guò)負(fù)荷下運(yùn)行。在汽輪機(jī)或 燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)和建造時(shí)，它們各個(gè)部件例如鑒于效率或氣動(dòng)力學(xué)或熱動(dòng)力學(xué) 的有效性，只在唯一的工作點(diǎn)才能優(yōu)化幾何設(shè)計(jì)。其結(jié)果是，在與設(shè)計(jì)工作 點(diǎn)不一致的其他工作點(diǎn)，這些部件并不能最佳工作。
這種情況也涉及汽輪機(jī)的排汽腔或燃?xì)廨啓C(jī)的排氣腔。排汽腔或排氣腔 按慣例設(shè)計(jì)為軸向擴(kuò)壓器。
通常軸向擴(kuò)壓器針對(duì)基本負(fù)荷優(yōu)化幾何設(shè)計(jì)，所以在部分負(fù)荷和過(guò)負(fù)荷 時(shí)軸向擴(kuò)壓器不能最佳工作。
優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，軸向擴(kuò)壓器的進(jìn)口存在比出口低的靜壓。通過(guò)降低擴(kuò)壓器 進(jìn)口(同時(shí)意味著是葉片組出口)的壓力，使最后那個(gè)工作葉環(huán)輸出更大的功 率。
在部分負(fù)荷區(qū)內(nèi)時(shí)流過(guò)軸向擴(kuò)壓器流體的質(zhì)量流量小于在基本負(fù)荷區(qū) 內(nèi)時(shí)的質(zhì)量流量，因此在基本負(fù)荷區(qū)內(nèi)時(shí)軸向擴(kuò)壓器內(nèi)的平均流速高于在部 分負(fù)荷區(qū)內(nèi)時(shí)的平均流速。由此在部分負(fù)荷區(qū)軸向擴(kuò)壓器內(nèi)的流動(dòng)比在基本 負(fù)荷區(qū)軸向擴(kuò)壓器內(nèi)出現(xiàn)的流動(dòng)更傾向于分離。
因此在部分負(fù)荷區(qū)時(shí)軸向擴(kuò)壓器內(nèi)的壓力恢復(fù)與基本負(fù)荷時(shí)的壓力恢復(fù)相比較小。其結(jié)果是，與在基本負(fù)荷時(shí)的渦輪功率相比，在部分負(fù)荷時(shí)渦
輪功率減小。燃?xì)廨啓C(jī)擴(kuò)壓器壓力恢復(fù)改善C產(chǎn)O.l的影響，由Farohki估算輸出的渦輪功率為0.8%。這種關(guān)系類(lèi)似地適用于軸流式汽輪機(jī)。
在這里可以采取措施做到減小軸向擴(kuò)壓器的開(kāi)度，因?yàn)橛纱耸沽黧w不那么劇烈地減速，從而不那么強(qiáng)烈地傾向于分離。但是這樣一來(lái)使軸向擴(kuò)壓器的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度加長(zhǎng)，不利地增大汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)總的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。
本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種擴(kuò)壓裝置，它的壓力恢復(fù)高以及其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度小。
按本發(fā)明的可供流體流過(guò)的擴(kuò)壓裝置包括一個(gè)有內(nèi)表面的外擴(kuò)壓器和一個(gè)流動(dòng)加速裝置，后者設(shè)計(jì)為使至少部分在外擴(kuò)壓器內(nèi)表面上形成的邊界層流可以沿主流方向加速，乂人而抑制在外擴(kuò)壓器內(nèi)表面上的流動(dòng)分離。
若流體通過(guò)外擴(kuò)壓器流動(dòng)，則它沿主流方向減速，因此在外擴(kuò)壓器內(nèi)表面上形成的邊界層流原則上傾向于分離。分離從一個(gè)流體動(dòng)能為零的地點(diǎn)出發(fā)。
借助按本發(fā)明的流動(dòng)加速裝置，至少部分在壁附近的流體加速，從而增大壁附近流動(dòng)的動(dòng)能。由此使壁附近流動(dòng)的動(dòng)能無(wú)處為零，從而防止在外擴(kuò)壓器內(nèi)表面上流動(dòng)分離。因此擴(kuò)壓裝置有高的壓力恢復(fù)。
此外，擴(kuò)壓裝置的外擴(kuò)壓器可具有大的開(kāi)度，但在其中并不會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)分離。因此外擴(kuò)壓器并因而擴(kuò)壓裝置有較小的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。
所述流動(dòng)加速裝置有一個(gè)導(dǎo)流裝置，該導(dǎo)流裝置在外擴(kuò)壓器內(nèi)部延伸，并以其面朝外擴(kuò)壓器內(nèi)表面的外表面和外擴(kuò)壓器內(nèi)表面的一段構(gòu)成一個(gè)噴嘴管道。所述部分邊界層流可通過(guò)該噴嘴管道流動(dòng)。
流動(dòng)加速裝置由噴嘴管道構(gòu)成，它由導(dǎo)流裝置在與外擴(kuò)壓器內(nèi)壁的配合作用確定。由此達(dá)到，緊鄰?fù)鈹U(kuò)壓器內(nèi)表面的壁附近的流體，也就是說(shuō)，正是那部分原本有低動(dòng)能的流體得到加速。從而有效地抑制在擴(kuò)壓裝置內(nèi)的流動(dòng)分離。
優(yōu)選地，導(dǎo)流裝置將其背對(duì)其外表面的內(nèi)表面構(gòu)成一個(gè)內(nèi)擴(kuò)壓器，流體可以通過(guò)該內(nèi)擴(kuò)壓器流動(dòng)并在此過(guò)程中沿主流方向減速。
因此除了在外部區(qū)內(nèi)的噴嘴效果外，導(dǎo)流裝置在內(nèi)部區(qū)內(nèi)還有擴(kuò)壓作用，所以流體通過(guò)擴(kuò)壓裝置強(qiáng)烈減速。由此達(dá)到按本發(fā)明的擴(kuò)壓裝置有高的壓力恢復(fù)。此外優(yōu)選地，導(dǎo)流裝置沿主流方向的長(zhǎng)度處于外擴(kuò)壓器沿主流方向長(zhǎng)度
的5%至40%范圍內(nèi)。
因此導(dǎo)流裝置完全設(shè)在外擴(kuò)壓器的內(nèi)部，以及可以準(zhǔn)確地定位在外擴(kuò)壓器內(nèi)壁的那個(gè)預(yù)期流體的流動(dòng)可能在這里分離的區(qū)域內(nèi)。因此，所述導(dǎo)流裝置可以有針對(duì)性地設(shè)置在有流動(dòng)分離危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)，從而有效地抑制流動(dòng)分離，同時(shí)還能使得該導(dǎo)流裝置對(duì)主流的干擾很小。
優(yōu)選地，外擴(kuò)壓器和導(dǎo)流裝置設(shè)計(jì)為軸對(duì)稱并繞一條公共的對(duì)稱軸線同心布置。
此外也優(yōu)選的是，噴嘴管道設(shè)計(jì)為環(huán)形通道。
據(jù)此，有利地將擴(kuò)壓裝置構(gòu)造成一種包括多個(gè)擴(kuò)壓器和一個(gè)噴嘴的裝置。這一裝置由串聯(lián)的三個(gè)擴(kuò)壓器，亦即導(dǎo)流裝置上游的外擴(kuò)壓器區(qū)域、導(dǎo)流裝置的內(nèi)擴(kuò)壓器以及導(dǎo)流裝置下游的外擴(kuò)壓器區(qū)域，和一個(gè)與導(dǎo)流裝置的內(nèi)擴(kuò)壓器并聯(lián)的噴嘴管道構(gòu)成。由此實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)壓器的一種緊湊、簡(jiǎn)單和有效作用的劃分，與此同時(shí)使擴(kuò)壓裝置具有緊湊的結(jié)構(gòu)形式。
優(yōu)選地，導(dǎo)流裝置設(shè)計(jì)為一塊直的導(dǎo)板。
由此有利地使導(dǎo)板可以經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)。
與之不同也可優(yōu)選將導(dǎo)流裝置設(shè)計(jì)為具有一種氣動(dòng)型面。
由此使導(dǎo)流裝置有低的流動(dòng)阻力。
此外優(yōu)選地導(dǎo)流裝置布置在外擴(kuò)壓器通道高度的80%至100%區(qū)域內(nèi)。由此有利地將導(dǎo)流裝置有效并因而有高的氣動(dòng)力效果地定位在壁附近的;克體內(nèi)。
此外將導(dǎo)流裝置優(yōu)選地布置在外擴(kuò)壓器進(jìn)口截面的區(qū)域內(nèi)。由此可以有利地使在外擴(kuò)壓器內(nèi)的進(jìn)口流動(dòng)從導(dǎo)流裝置起已經(jīng)在邊界層區(qū)域內(nèi)有加速流動(dòng)，因此它在沿外擴(kuò)壓器內(nèi)表面延伸的過(guò)程中不傾向于分離。
此外優(yōu)選地，導(dǎo)流裝置安裝成可相對(duì)于主流回轉(zhuǎn)。由此有利地達(dá)到，可參照在外擴(kuò)壓器內(nèi)部當(dāng)時(shí)的流動(dòng)狀況，將導(dǎo)流裝置通過(guò)回轉(zhuǎn)個(gè)性化地調(diào)整為，使導(dǎo)流裝置有高的氣動(dòng)力效果。
優(yōu)選地，汽輪機(jī)的排汽腔或燃?xì)廨啓C(jī)的排氣腔有按本發(fā)明的擴(kuò)壓裝置。此外優(yōu)選地，流動(dòng)加速裝置設(shè)置在外擴(kuò)壓器的進(jìn)口區(qū)內(nèi)表面處。下面借助所附示意圖說(shuō)明按本發(fā)明的擴(kuò)壓裝置優(yōu)選的實(shí)施例。其中圖l表示通過(guò)擴(kuò)壓裝置第一種實(shí)施例的縱剖面；圖2表示通過(guò)擴(kuò)壓裝置第二種實(shí)施例的縱剖面；圖3表示通過(guò)擴(kuò)壓裝置第三種實(shí)施例的縱剖面；以及圖4表示擴(kuò)壓器縱剖面和流動(dòng)狀況示意圖。
如

圖1所示，擴(kuò)壓裝置1有外擴(kuò)壓器2，它繞其對(duì)稱軸3設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。外擴(kuò)壓器2的進(jìn)口截面4處于與對(duì)稱軸3垂直的平面內(nèi)，入流5通過(guò)它流入外擴(kuò)壓器2中，以及其出口截面6處于另 一個(gè)與對(duì)稱軸3垂直的平面內(nèi)，出流7在出口截面6從外擴(kuò)壓器2排出。外擴(kuò)壓器2有一個(gè)內(nèi)表面8，它構(gòu)成外擴(kuò)壓器2內(nèi)腔的邊界。
外擴(kuò)壓器2設(shè)計(jì)為直的擴(kuò)壓器，也就是說(shuō)外擴(kuò)壓器2的內(nèi)表面8形成一個(gè)截錐體，其中，進(jìn)口截面4的橫截面積小于出口截面6的橫截面積。
在外擴(kuò)壓器2的內(nèi)部設(shè)導(dǎo)流裝置9。導(dǎo)流裝置9設(shè)計(jì)為其縱剖面呈細(xì)長(zhǎng)形的導(dǎo)板，它與外擴(kuò)壓器2同心地繞外擴(kuò)壓器2對(duì)稱軸3旋轉(zhuǎn)對(duì)稱設(shè)置，構(gòu)成一個(gè)沿流動(dòng)方向收縮的截錐形環(huán)形通道的邊界。
導(dǎo)流裝置9在其外圓周上有外表面10,它相對(duì)于外擴(kuò)壓器2的內(nèi)表面傾斜為，使得在導(dǎo)流裝置9與外擴(kuò)壓器2之間構(gòu)成的環(huán)形腔，在垂直于對(duì)稱軸3平面內(nèi)的橫截面沿流動(dòng)方向變小。
也就是說(shuō)，導(dǎo)流裝置9的外表面10與外擴(kuò)壓器2的內(nèi)表面8中與之對(duì)置的一段配合作用，使處于導(dǎo)熱裝置9與外擴(kuò)壓器2之間的環(huán)形通道構(gòu)成一個(gè)噴嘴管道11。因此外擴(kuò)壓器2內(nèi)表面8的這一面朝導(dǎo)流裝置9外表面10的區(qū)段，是噴嘴管道ll的內(nèi)表面12。
導(dǎo)流裝置9在上游以其前緣13為界，以及在下游以其后緣14為界。噴嘴管道ll的進(jìn)口截面15處于導(dǎo)流裝置9前緣13至外擴(kuò)壓器2內(nèi)表面8的區(qū)域內(nèi)，以及噴嘴管道ll的出口截面16處于導(dǎo)流裝置9后緣14至外擴(kuò)壓器2內(nèi)表面8的區(qū)域內(nèi)，在這里，進(jìn)口截面15的橫截面積大于出口截面16的才黃截面禾口、。
背對(duì)導(dǎo)流裝置9的外表面IO，導(dǎo)流裝置有構(gòu)成內(nèi)擴(kuò)壓器18的內(nèi)表面17。導(dǎo)流裝置9的前緣13設(shè)在一個(gè)垂直于對(duì)稱軸3的平面內(nèi)，并構(gòu)成內(nèi)擴(kuò)壓器18的進(jìn)口截面19，以及導(dǎo)流裝置9的后緣14設(shè)在一個(gè)垂直于對(duì)稱軸3的平面內(nèi)，并構(gòu)成內(nèi)擴(kuò)壓器18的出口截面20,在這里，進(jìn)口截面19的對(duì)黃截面積小于出口截面20的橫截面積。由圖2可見(jiàn)導(dǎo)流裝置9的氣動(dòng)效應(yīng)。按圖2，導(dǎo)流裝置9設(shè)計(jì)為有流動(dòng)造型的環(huán)形導(dǎo)板。
為了說(shuō)明在擴(kuò)壓裝置l中的流動(dòng)狀況，圖2在導(dǎo)流裝置9的區(qū)域內(nèi)畫(huà)有流線21,并表示了在導(dǎo)流裝置9上游的速度剖面22、在導(dǎo)流裝置9后緣14的速度剖面23以及在導(dǎo)流裝置9下游的速度剖面24。
流線21沿主流方向有收斂的變化過(guò)程，由此表明通過(guò)導(dǎo)流裝置9引起的流動(dòng)加速。在外擴(kuò)壓器2內(nèi)表面8上壁面法向的速度梯度，在導(dǎo)流裝置9上游的速度剖面22中比在導(dǎo)流裝置9后緣14的速度剖面23中平坦，而它比在導(dǎo)流裝置9下游的速度剖面24的壁面法向速度梯度平坦。
此導(dǎo)流裝置9局部提高在外擴(kuò)壓器2內(nèi)表面12附近的流動(dòng)速度。在這種情況下高能的流動(dòng)物質(zhì)從核心流朝外擴(kuò)壓器2內(nèi)表面12方向偏轉(zhuǎn)，并因而導(dǎo)向外擴(kuò)壓器2內(nèi)表面12上的邊界層。這種動(dòng)能化的結(jié)果是，在外擴(kuò)壓器2內(nèi)表面12上的邊界層可以克服沿主流方向較大的正壓力梯度，不會(huì)從外擴(kuò)壓器2內(nèi)表面12分離。
由此，外擴(kuò)壓器2對(duì)早期分離現(xiàn)象做出良好的反應(yīng)。因此通過(guò)在外擴(kuò)壓器2內(nèi)配備導(dǎo)流裝置9，達(dá)到外擴(kuò)壓器2高的壓力恢復(fù)。
圖3表示燃?xì)廨啿艓自O(shè)計(jì)為外擴(kuò)壓器2的排氣腔。外擴(kuò)壓器2設(shè)在渦輪轉(zhuǎn)子25下游，它將從渦輪轉(zhuǎn)子25排出的氣流，從外擴(kuò)壓器2的進(jìn)口截面4進(jìn)一步導(dǎo)向外擴(kuò)壓器2的出口截面6并取得壓力恢復(fù)。
渦輪轉(zhuǎn)子25有一個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子輪轂26,從該渦輪轉(zhuǎn)子輪轂26進(jìn)一步延伸出外擴(kuò)壓器的圓柱形輪轂27。
渦輪轉(zhuǎn)子25有許多渦輪轉(zhuǎn)子葉片28,它們?cè)谄鋸较蛲舛擞腥~尖29。渦輪轉(zhuǎn)子25被渦輪機(jī)匣30包圍。在渦輪轉(zhuǎn)子25區(qū)域內(nèi)它繞其旋轉(zhuǎn)軸(未表示)旋轉(zhuǎn)，而渦輪機(jī)匣30保持位置固定。因此在渦輪轉(zhuǎn)子葉尖29與渦輪機(jī)匣30之間設(shè)有間隙31,使渦輪轉(zhuǎn)子葉尖29在渦輪轉(zhuǎn)子25運(yùn)行時(shí)不會(huì)觸及渦輪機(jī)匣30。
為避免工作葉片觸及渦輪機(jī)匣30并因而防止損壞，在轉(zhuǎn)子葉片28與機(jī)匣30之間作為間隙31(所謂游隙)的最小間距是必要的。通過(guò)此間隙，部分質(zhì)量流不輸出功率地在轉(zhuǎn)子葉片28旁流過(guò)，以及導(dǎo)致邊界層動(dòng)能化。取決于間隙31是否設(shè)計(jì)有密封裝置，可以流過(guò)或多或少質(zhì)量流。為了避免隨后在擴(kuò)壓器內(nèi)分離或?yàn)榱藦?qiáng)烈減速，期望邊界層通過(guò)導(dǎo)流裝置9進(jìn)一步動(dòng)能化。 按圖3,通過(guò)將導(dǎo)流裝置9在外擴(kuò)壓器進(jìn)口截面4區(qū)域內(nèi)設(shè)在外擴(kuò)壓器 2內(nèi)表面8附近，提供了補(bǔ)救措施。受漏流干擾的邊界層被導(dǎo)流裝置9在外 擴(kuò)壓器8內(nèi)表面上沿主流方向加速，提高在此流動(dòng)區(qū)內(nèi)的動(dòng)能。由此達(dá)到在 外擴(kuò)壓器2內(nèi)的流體不在外擴(kuò)壓器2內(nèi)表面8上分離。從而使在外擴(kuò)壓器2 內(nèi)的流動(dòng)損失低，外擴(kuò)壓器2的壓力恢復(fù)高。
權(quán)利要求
1.一種可供流體流過(guò)的擴(kuò)壓裝置(1)，包括一個(gè)有內(nèi)表面的外擴(kuò)壓器(2)和一個(gè)有導(dǎo)流裝置(9)的流動(dòng)加速裝置，其中，所述導(dǎo)流裝置(9)在外擴(kuò)壓器(2)內(nèi)部延伸，并以其面朝外擴(kuò)壓器(2)內(nèi)表面(8)的外表面(10)和外擴(kuò)壓器(2)內(nèi)表面(8)的一段構(gòu)成一個(gè)噴嘴管道(11)，使至少部分在外擴(kuò)壓器(2)內(nèi)表面(8)上形成的邊界層流可以沿主流方向加速，從而抑制在外擴(kuò)壓器(2)內(nèi)表面(8)上的流動(dòng)分離。
2. 按照權(quán)利要求1所述的擴(kuò)壓裝置(l)，其中，所述導(dǎo)流裝置(9)有一個(gè) 可以流入流體的前緣(13)和一個(gè)與其對(duì)置的可流出流體的后緣(14),以及， 進(jìn)口截面(15)處于外擴(kuò)壓器(2)內(nèi)表面(8)與導(dǎo)流裝置(9)前緣(13)之間，出口截 面(16)處于外擴(kuò)壓器(2)內(nèi)表面(8)與導(dǎo)流裝置(9)后緣(14)之間，其中，進(jìn)口截 面(15)的橫截面積大于出口截面(16)的橫截面積。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的擴(kuò)壓裝置(1)，其中，所述導(dǎo)流裝置(9)以 其背對(duì)其外表面(10)的內(nèi)表面(17)構(gòu)成一個(gè)內(nèi)擴(kuò)壓器(18),流體可以通過(guò)該內(nèi) 擴(kuò)壓器(18)流動(dòng)并在此過(guò)程中可沿主流方向減速。
4. 按照權(quán)利要求l、 2或3所述的擴(kuò)壓裝置(1),其中，所述導(dǎo)流裝置(9) 沿主流方向的長(zhǎng)度處于外擴(kuò)壓器(2)長(zhǎng)度的5 %至40 %范圍內(nèi)。
5. 按照權(quán)利要求1至4之一所述的擴(kuò)壓裝置(1),其中，所述外擴(kuò)壓器 (2)和所述導(dǎo)流裝置(9)設(shè)計(jì)為軸對(duì)稱并繞一條公共的對(duì)稱軸線(3)同心布置。
6. 按照權(quán)利要求1至5之一所述的擴(kuò)壓裝置(l)，其中，所述噴嘴管道 (11)-沒(méi)計(jì)為環(huán)形通道。
7. 按照權(quán)利要求1至6之一所述的擴(kuò)壓裝置(l),其中，所述導(dǎo)流裝置 (9)設(shè)計(jì)成一塊直的、在縱剖面內(nèi)呈細(xì)長(zhǎng)形的導(dǎo)板或設(shè)計(jì)成具有一種氣動(dòng)型 面。
8. 按照權(quán)利要求1至7之一所述的擴(kuò)壓裝置(1),其中，所述導(dǎo)流裝置 (9)布置在所述外擴(kuò)壓器(2)通道高度的80%至100%區(qū)域內(nèi)。
9. 按照權(quán)利要求1至8之一所述的擴(kuò)壓裝置(l),其中，所述導(dǎo)流裝置 (9)布置在所述外擴(kuò)壓器(2)的進(jìn)口截面(4)區(qū)域內(nèi)。
10. 按照權(quán)利要求1至9之一所述的擴(kuò)壓裝置(1),其中，所述外擴(kuò)壓器 (2)設(shè)計(jì)成基本上直的擴(kuò)壓器。
11. 按照權(quán)利要求1至IO之一所述的擴(kuò)壓裝置(I)，其中，所述導(dǎo)流裝 置(9)可相對(duì)于主流方向回轉(zhuǎn)地被支承安裝。
12. —種汽輪機(jī)的排汽腔，它有一個(gè)按照權(quán)利要求1至11之一所述的擴(kuò)壓裝置(l)。
13. —種燃?xì)廨啓C(jī)的排氣腔，它有一個(gè)按照權(quán)利要求1至11之一所述 的擴(kuò)壓裝置(l)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流體可以通過(guò)它流動(dòng)的擴(kuò)壓裝置(1)，包括一個(gè)有內(nèi)表面的外擴(kuò)壓器(2)和一個(gè)流動(dòng)加速裝置(9)，它設(shè)計(jì)為使至少部分在外擴(kuò)壓器內(nèi)表面(8)上形成的邊界層流可以沿主流方向加速，從而抑制在外擴(kuò)壓器內(nèi)表面(8)上的流動(dòng)分離。此外，汽輪機(jī)的排汽腔或燃?xì)廨啓C(jī)的排氣腔包括這種擴(kuò)壓裝置(1)。
文檔編號(hào)F15D1/06GK101680305SQ200880015828
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月13日
發(fā)明者烏爾里克·斯坦卡, 拉爾夫·霍法克, 斯蒂芬·梅爾曼, 薩沙·貝克爾, 馬克·布羅克, 馬里奧·凱貝 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司