一種帶有多分流葉片的徑流式透平的製作方法
2023-10-10 23:47:44
一種帶有多分流葉片的徑流式透平的製作方法
【專利摘要】本發明的目的在於提供一種帶有多分流葉片的徑流式透平，包括蝸殼、靜子葉片、轉子葉片，靜子葉片、轉子葉片設置在蝸殼裡，靜子葉片和轉子葉片均成圓周布置，一圈靜子葉片構成靜葉葉柵，一圈轉子葉片構成動葉葉輪，靜子葉片之間形成靜葉葉柵流道，轉子葉片之間形成動葉葉輪流道，每對相鄰的兩個轉子葉片之間至少設置兩個分流葉片，從蝸殼的入口進入的氣體經靜葉葉柵流道後，進入動葉葉輪流道，經過分流葉片的擾流後推動動葉葉輪旋轉做功。本發明在動葉葉輪的長葉片間加入兩個或者多個尺寸較小的短葉片，可以有效的降低葉片的出口稠度，使其在工況變動的情況下，出口氣流不易阻塞；減小了葉輪的餘速損失。
【專利說明】一種帶有多分流葉片的徑流式透平
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及的是一種透平，具體地說是徑流式透平。
【背景技術】
[0002]隨著全球能源價格的不斷上漲和環境汙染的日趨嚴重，節能減排受到了越來越多的關注。徑流式透平利用了哥氏力無損失做功，具有較大的做功能力及較高的效率，加之具有結構緊湊、製造工藝簡單，以及在流量較小的設計條件下有較高效率等優點，在未來的能源行業中的作用將越來越顯著。
[0003]傳統的徑流透平多為單級且不帶有分流葉片。要使葉輪達到較高的效率，就必須選擇合適的葉片數，如果葉片數太少，會導致壓力梯度增高、邊界層加厚進而使得效率下降；而葉片數過多時，會增加氣流流動摩擦損失和葉道出口處的阻塞，亦使效率下降。而且由於葉道出口面積過小，出口速度變大，導致餘速損失增大，使得效率下降。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供流動效果好，能量損失小，等熵效率高的一種帶有多分流葉片的徑流式透平。
[0005]本發明的目的是這樣實現的:
[0006]本發明一種帶有多分流葉片的徑流式透平，包括蝸殼、靜子葉片、轉子葉片，靜子葉片、轉子葉片設置在蝸殼裡，靜子葉片和轉子葉片均成圓周布置，一圈靜子葉片構成靜葉葉柵，一圈轉子葉片構成動葉葉輪，靜子葉片之間形成靜葉葉柵流道，轉子葉片之間形成動葉葉輪流道，其特徵是:每對相鄰的兩個轉子葉片之間至少設置兩個分流葉片，從蝸殼的入口進入的氣體經靜葉葉柵流道後，進入動葉葉輪流道，經過分流葉片的擾流後推動動葉葉輪旋轉做功。
[0007]本發明還可以包括:
[0008]1、每對相鄰的兩個轉子葉片中一片轉子葉片包括長葉片吸力面，另一片轉子葉片包括長葉片壓力面，位於兩個轉子葉片之間的分流葉片與長葉片吸力面的距離記為a，兩個轉子葉片之間的距離為b，分流葉片的偏置值a/b大於O且小於I。
[0009]2、所有分流葉片的高度相同。
[0010]3、分流葉片之間高度不同。
[0011]本發明的優勢在於:本發明是根據在動葉輪中加入多個分流葉片設計而成，即在動葉葉輪的長葉片間加入兩個或者多個尺寸較小的短葉片，可以有效的降低葉片的出口稠度，使其在工況變動的情況下，出口氣流不易阻塞；減小了葉輪的餘速損失；對於焓降較大的向心式透平，進口處於高溫、高壓的惡劣工作環境，分流葉片可以在出口幾何條件不變的情況下，將載荷分擔到更多的葉片上，有助於降低單個葉片的強度要求；葉輪在加入分流葉片後的整體效率也有所提聞。【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是子午流面不意圖；
[0013]圖2是徑流式透平不意圖；
[0014]圖3是本發明的整周進氣平面效果圖；
[0015]圖4是本發明的部分進氣平面效果圖；
[0016]圖5是本發明帶有多分流葉片的葉輪結構示意圖；
[0017]圖6是本發明帶有均勻布置多分流葉片的葉柵示意圖；
[0018]圖7是本發明帶有偏置多分流葉片的葉柵示意圖；
[0019]圖8是本發明帶有不同長度多分流葉片的葉柵示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述:
[0021]結合圖1?8，本發明中徑流式透平是將發動機排氣的能量轉變為機械功的裝置。徑流式透平由蝸殼4、靜葉葉柵(一排靜子葉片I)、動葉葉輪(一排轉子葉片2)等組成。燃氣經蝸殼4引導沿徑向進入靜葉葉柵，相鄰靜子葉片I之間構成流道5。燃氣流過流道5時降壓、降溫、增速、膨脹，使壓力能轉變為動能。由靜子葉片I之間形成的流道5流出的高速氣流衝擊動葉葉輪，並在轉子葉片2之間所形成的流道6中繼續膨脹作功，推動動葉葉輪旋轉。靜葉葉柵流道5，其形式可為漸縮型或縮放型，包括單級和多級，採用整周進氣(參見附圖3)或部分進氣(參見附圖4)。動葉葉輪包括單級或多級。結合圖6，單個分流葉片3偏置到流道中上一長葉片吸力面7時值為0，而偏置到下一長葉片壓力面8時值為I (長短分流葉片與長長葉片之間的柵距比值a/b)，則兩個分流葉片3可以均勻布置在兩個長葉片之間，也可根據流場有一定的偏置(參見附圖6、附圖7，長葉片長度為C)。分流葉片的葉柵幾何尺寸，如分流葉片長度d，需要通過整個單級或多級徑流透平的通流狀況以及流場分析進行確定。
[0022]本專利中的靜葉葉柵、動葉葉輪、輪蓋、輪轂使用的材料為高溫合金。葉片可以直接在葉輪上銑削成形，或整體精密澆鑄成形，結合精磨、拋光等工藝加工製造。製造過程遵照軸流式渦輪的類似製造標準。
[0023]一種帶有多分流葉片的單級或多級徑流透平，其工作介質可以是蒸汽、燃氣、或者其它有機和無機工質。其結構包括單級或多級徑流透平靜葉葉柵、單級或多級帶有兩個或多分流葉片的動葉葉輪、級間流道，可以採用整周進氣或部分進氣；動葉葉輪在每兩片長葉片之間加入兩個或多個短葉片即分流葉片，所加入的分流葉片在流道中周向可以均勻布置，也可以偏置；帶有型線的級間流道用以改變氣流方向並連接前一級動葉和下一級靜葉；帶有多分流葉片的單級或多級徑流透平的總體效率提高，總體功率範圍增大。
[0024]每個分流葉片長度可以相等也可以不相等。
[0025]每個分流葉片在流道中可以均勻布置也可以偏置。
[0026]分流葉片的葉柵幾何尺寸需要通過整個單級或多級徑流透平的通流狀況以及流場分析進行確定。
[0027]本發明一種帶有多分流葉片的單級或多級徑流透平，動葉葉輪在每兩片長葉片之間加入了兩個或多個分流葉片；帶有型線的級間流道用以改變氣流方向並連接前一級動葉和下一級靜葉；帶有多分流葉片的單級或多級徑流透平的總體效率較高，總體功率範圍較大。
[0028]葉輪可以採用整周進氣或部分進氣。
[0029]兩個分流葉片可以均勻分布在兩個長葉片中，也可以根據流動要求有一定的偏置。
【權利要求】
1.一種帶有多分流葉片的徑流式透平，包括蝸殼、靜子葉片、轉子葉片，靜子葉片、轉子葉片設置在蝸殼裡，靜子葉片和轉子葉片均成圓周布置，一圈靜子葉片構成靜葉葉柵，一圈轉子葉片構成動葉葉輪，靜子葉片之間形成靜葉葉柵流道，轉子葉片之間形成動葉葉輪流道，其特徵是:每對相鄰的兩個轉子葉片之間至少設置兩個分流葉片，從蝸殼的入口進入的氣體經靜葉葉柵流道後，進入動葉葉輪流道，經過分流葉片的擾流後推動動葉葉輪旋轉做功。
2.根據權利要求1所述的一種帶有多分流葉片的徑流式透平，其特徵是:每對相鄰的兩個轉子葉片中一片轉子葉片包括長葉片吸力面，另一片轉子葉片包括長葉片壓力面，位於兩個轉子葉片之間的分流葉片與長葉片吸力面的距離記為a，兩個轉子葉片之間的距離為b，分流葉片的偏置值a/b大於O且小於I。
3.根據權利要求1或2所述的一種帶有多分流葉片的徑流式透平，其特徵是:所有分流葉片的高度相同。
4.根據權利要求1或2所述的一種帶有多分流葉片的徑流式透平，其特徵是:分流葉片之間高度不同。
【文檔編號】F01D5/00GK103939148SQ201410174607
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月28日 優先權日:2014年4月28日
【發明者】鄭群, 譚春來, 羅銘聰, 劉春雷, 嶽國強, 鄧慶峰, 李義進, 許天幫, 宋萬強, 張正一 申請人:哈爾濱工程大學