燃氣渦輪發動機的混合器及其制造方法、燃氣渦輪發動機技術

本發明專利技術公開一種用于制造燃氣渦輪發動機的混合器的方法。所述方法包括：形成所述混合器的前端和后端；以及形成環形波狀輪廓，所述環形波狀輪廓將多個核心浸入凸部和多個旁通浸入凸部限定在所述前端和所述后端之間。所述多個旁通浸入凸部包括第一旁通浸入凸部和第二旁通浸入凸部。所述第一旁通浸入凸部具有從所述混合器的所述前端延伸至所述后端的第一冠輪廓線，并且所述第二旁通浸入凸部具有從所述混合器的所述前端延伸至所述后端的第二冠輪廓線。所述第一冠輪廓線不同于所述第二冠輪廓線。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關串請案的交叉引用本申請要求2012年4月27日提交的美國臨時專利申請第61/639，677號的權益，所述專利申請全文以引用的方式并入本說明書。
技術介紹
本專利技術的領域總體涉及混合器，并且更具體地，涉及用于燃氣渦輪發動機排氣系統的混合器。 許多已知的燃氣渦輪發動機包括布置成彼此軸向流動連通的風扇系統、核心系統和排氣系統。風扇系統提供通到核心系統的空氣流(“核心流”)以及通到環繞所述核心系統的旁通管道的空氣流(“旁通流”)。離開核心系統和旁通管道之后，核心流和旁通流分別被引導到排氣系統中，以便排放到環境中。 至少一些已知的燃氣渦輪發動機利用混合器來將核心流與旁通流在排氣系統中更好地混合，以便于提高發動機的總體性能。然而，已知的是，排氣系統內的壓力損失與至少一些混合器的使用相關聯，并且這些壓力損失可能會削減與混合相關聯的性能益處。因此，將有用的是，具有這樣的混合器:促進核心流與旁通流在燃氣渦輪發動機的排氣系統內混合，同時最小化與這種混合相關聯的壓力損失。
技術實現思路
一方面，提供一種制造用于燃氣渦輪發動機的混合器的方法，所述燃氣渦輪發動機具有用于引導核心氣流穿過所述燃氣渦輪發動機的核心系統、以及在所述核心系統外的用于引導旁通氣流穿過所述燃氣渦輪發動機的旁通管道。所述方法包括:形成所述混合器的前端和后端；以及形成環形波狀輪廓，所述環形波狀輪廓在將多個核心浸入凸部(lobe)和多個旁通浸入凸部限定在所述前端與所述后端之間。所述多個旁通浸入凸部包括第一旁通浸入凸部和第二旁通浸入凸部。所述第一旁通浸入凸部具有從所述混合器的所述前端延伸至所述后端的第一冠輪廓線，并且所述第二旁通浸入凸部具有從所述混合器的所述前端延伸至所述后端的第二冠輪廓線。所述第一冠輪廓線不同于所述第二冠輪廓線。 另一方面，提供一種用于燃氣渦輪發動機的混合器，所述燃氣渦輪發動機具有用于引導核心氣流穿過所述燃氣渦輪發動機的核心系統、以及在所述核心系統外的用于引導旁通氣流穿過所述燃氣渦輪發動機的旁通管道。所述混合器包括前端、后端和環形波狀輪廓，所述環形波狀輪廓將多個核心浸入凸部和多個旁通浸入凸部限定在所述前端與所述后端之間。所述多個旁通浸入凸部包括第一旁通浸入凸部和第二旁通浸入凸部。所述第一旁通浸入凸部具有從所述混合器的所述前端延伸至所述后端的第一冠輪廓線，并且所述第二旁通浸入凸部具有從所述混合器的所述前端延伸至所述后端的第二冠輪廓線。所述第一冠輪廓線不同于所述第二冠輪廓線。 另一方面，提供一種燃氣渦輪發動機。所述燃氣渦輪發動機包括核心系統，所述核心系統具有壓縮機組件、位于所述壓縮機組件后部的燃燒組件和位于所述燃燒組件后部的渦輪機組件。所述壓縮機組件、所述燃燒組件和所述渦輪機組件被布置成沿所述燃氣渦輪發動機的軸向尺寸流動連通。所述燃氣渦輪發動機進一步包括:旁通管道，所述旁通管道在所述核心系統外沿所述軸向尺寸延伸；以及風扇系統，所述風扇系統位于所述壓縮機組件和所述旁通管道前部。所述風扇系統配置用于將核心氣流提供到所述核心系統中并將旁通氣流提供到所述旁通管道中。所述燃氣渦輪發動機還包括位于所述核心系統和所述旁通管道后部的排氣系統，并且所述排氣系統包括:尾管，所述尾管配置用于接收所述核心流和所述旁通流；以及混合器，所述混合器在所述尾管內連接至所述渦輪機組件后部的所述核心系統，以限定所述尾管的旁通流區域和所述尾管的核心流區域。所述混合器具有前端、后端和環形波狀輪廓，所述環形波狀輪廓將多個核心浸入凸部和多個旁通浸入凸部限定在所述前端與所述后端之間。所述核心浸入凸部配置用于將旁通流遞送到所述尾管的所述核心流區域中，并且所述旁通浸入凸部配置用于將核心流遞送到所述尾管的所述旁通流區域中。所述多個旁通浸入凸部包括第一旁通浸入凸部和第二旁通浸入凸部。所述第一旁通浸入凸部具有從所述混合器的所述前端延伸至所述后端的第一冠輪廓線，并且所述第二旁通浸入凸部具有從所述混合器的所述前端延伸至所述后端的第二冠輪廓線。所述第一冠輪廓線不同于所述第二冠輪廓線。 【附圖說明】 圖1為燃氣渦輪發動機的示意性表示； 圖2為用在圖1中所示燃氣渦輪發動機上的混合器的第一實施例的透視圖； 圖3為圖2中所不混合器的后正視圖； 圖4為用在圖1中所示燃氣渦輪發動機上的混合器的第二實施例的透視圖； 圖5為圖4中所示混合器的后正視圖； 圖6為用在圖1中所示燃氣渦輪發動機上的混合器的第三實施例的透視圖；以及 圖7為圖6中所示混合器的后正視圖。 【具體實施方式】 以下詳述示例性地而非限制性地闡述一種混合器和一種制造所述混合器的方法。本說明書應當清楚使得所屬領域的普通技術人員能夠制造并使用本專利技術的混合器，并且本說明書闡述所述混合器的若干實施例、修正、變化、替代和使用，包括目前確信是本專利技術的最佳模式的那些。本說明書中將混合器描述為應用于優選實施例，即，用于燃氣渦輪發動機的排氣系統。然而，可以預見的是，除了用于燃氣渦輪發動機的排氣系統之外，混合器和制造所述混合器的方法可普遍應用在大范圍的系統和/或各種商業、工業和/或消費性應用中。 圖1為具有軸向尺寸A和徑向尺寸R的示例性燃氣渦輪發動機100的示意圖。燃氣渦輪發動機100包括布置成彼此軸向流動連通的風扇系統102、核心系統104和排氣系統106。核心系統104包括壓縮機組件108、燃燒組件110、高壓渦輪機組件112以及低壓渦輪機組件114。在操作期間，風扇系統102將第一空氣流引導到核心系統104中(“核心流” 116)并將第二空氣流引導到在核心系統104外的旁通管道118中(“旁通流” 120)。 將核心流116引導到壓縮機組件108中，核心流116在所述壓縮機組件108中進行壓縮并且隨后被引導到燃燒組件I1中。在燃燒組件110內，核心流116與燃料混合并點燃以生成燃燒氣體，并且核心流116隨后被引導穿過高壓渦輪機組件112和低壓渦輪機組件114。核心流116離開低壓渦輪機組件114并且進入排氣系統106，在所述排氣系統106中，核心流116通過混合器200與旁通流120混合。在其他實施例中，燃氣渦輪發動機100可包括以便于混合器200能夠如本說明書中所描述的那樣起作用的任何合適方式配置的任何合適風扇系統、核心系統和/或排氣系統。如本說明書中所使用，根據在燃氣渦輪發動機100內的定向來提及混合器200(例如，提及為如“后部”、“前部”、“軸向”、“徑向”或其任何變化)旨在表示混合器200被配置成當混合器200如本說明書中所描述安裝在燃氣渦輪發動機100內時以這樣的方式定向，并且這些所提及的定向并不旨在將本專利技術的范圍限制為僅實際安裝在燃氣渦輪發動機內的那些混合器。實際上，本專利技術旨在總體上應用于混合器，不論所述混合器是否安裝在燃氣渦輪發動機內。 圖2至圖7為混合器200的各種實施例的透視圖和后正視圖。混合器200配置用于圍繞排氣錐122并在排氣系統106的尾管124 (圖1、圖3、圖5、圖7中示意性地示出)內連接至核心系統104，以便促進來自尾管124的徑向外部旁通流區域128的旁通流120與來自尾管124的徑向內部核心流區域126的核心流116混合。在示例性實施例中，混合器200是由陶瓷基復合物(CMC)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于制造燃氣渦輪發動機的混合器的方法，所述燃氣渦輪發動機具有用于引導核心氣流穿過所述燃氣渦輪發動機的核心系統、以及在所述核心系統外的用于引導旁通氣流穿過所述燃氣渦輪發動機的旁通管道，所述方法包括：形成所述混合器的前端和后端；以及形成環形波狀輪廓，所述環形波狀輪廓將多個核心浸入凸部和多個旁通浸入凸部限定在所述前端和所述后端之間，其中所述多個旁通浸入凸部包括第一旁通浸入凸部和第二旁通浸入凸部，所述第一旁通浸入凸部具有從所述混合器的所述前端延伸至所述后端的第一冠輪廓線，所述第二旁通浸入凸部具有從所述混合器的所述前端延伸至所述后端的第二冠輪廓線，其中所述第一冠輪廓線不同于所述第二冠輪廓線。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.04.27 US 61/6396771.一種用于制造燃氣渦輪發動機的混合器的方法，所述燃氣渦輪發動機具有用于引導核心氣流穿過所述燃氣渦輪發動機的核心系統、以及在所述核心系統外的用于引導旁通氣流穿過所述燃氣渦輪發動機的旁通管道，所述方法包括: 形成所述混合器的前端和后端；以及 形成環形波狀輪廓，所述環形波狀輪廓將多個核心浸入凸部和多個旁通浸入凸部限定在所述前端和所述后端之間，其中所述多個旁通浸入凸部包括第一旁通浸入凸部和第二旁通浸入凸部，所述第一旁通浸入凸部具有從所述混合器的所述前端延伸至所述后端的第一冠輪廓線，所述第二旁通浸入凸部具有從所述混合器的所述前端延伸至所述后端的第二冠輪廓線，其中所述第一冠輪廓線不同于所述第二冠輪廓線。2.根據權利要求1所述的方法，所述方法進一步包括使所述第一冠輪廓線形成為具有與所述第二冠輪廓線不同的曲率。3.根據權利要求1所述的方法，所述方法進一步包括: 使所述后端形成為具有后緣；以及 使所述第一旁通浸入凸部和所述第二旁通浸入凸部形成為大體上半橢圓形的，所述第一旁通浸入凸部在所述后緣處具有第一半長軸和第一短軸，并且所述第二旁通浸入凸部在所述后緣處具有第二半長軸和第二短軸，其中所述第一短軸不同于所述第二短軸。4.根據權利要求3所述的方法，所述方法進一步包括使所述第二短軸形成為長于所述第一短軸。5.根據權利要求1所述的方法，所述方法進一步包括使用陶瓷基復合物(CMC)材料形成所述混合器。6.根據權利要求1所述的方法，所述方法進一步包括使所述后端形成為具有扇形后緣。7.一種用于燃氣渦輪發動機的混合器，所述燃氣渦輪發動機具有用于引導核心氣流穿過所述燃氣渦輪發動機的核心系統，以及在所述核心系統外的用于引導旁通氣流穿過所述燃氣渦輪發動機的旁通管道，所述混合器包括: iu端； 后端；以及 環形波狀輪廓，所述環形波狀輪廓將多個核心浸入凸部和多個旁通浸入凸部限定在所述前端和所述后端之間，其中所述多個旁通浸入凸部包括第一旁通浸入凸部和第二旁通浸入凸部，所述第一旁通浸入凸部具有從所述混合器的所述前端延伸至所述后端的第一冠輪廓線，所述第二旁通浸入凸部具有從所述混合器的所述前端延伸至所述后端的第二冠輪廓線，其中所述第一冠輪廓線不同于所述第二冠輪廓線。8.根據權利要求7所述的混合器，其中所述第一冠輪廓線具有與所述第二冠輪廓線不同的曲率。9.根據權利要求7所述的混合器，其中所述后端包括后緣，并且其中所述第一旁通浸入凸部和所述第二旁通浸入凸部是大體上半橢圓形的，所述第一旁通浸入凸部在所述后緣處具有第一半長軸和第一短軸，并且所述第二旁通浸入凸部在所述后緣處具有第二半長軸和第二短軸，其中所述第一短軸不同于所述第二短軸。10.根據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M丁達，VR昆策，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：美國;US