CN107605540B - 双分流透平进汽导流结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双分流透平进汽导流结构，包括对应装配在一起的径流式第一级静叶和轮式转子，所述轮式转子对应第一级静叶的部位两侧分别具有径向凸起的、用于装配动叶片的叶轮，所述第一级静叶和轮式转子及对应动叶片之间围成分流型腔，所述分流型腔两侧的动叶片叶根处分别设有流线型尖状凸起的、向分流型腔延伸的进汽导流部，所述分流型腔两侧的进汽导流部相向成型，每侧的进汽导流部与对应动叶片的叶根进汽侧面和叶根平面以流线型轮廓结构平滑过渡。它能够有效地确保径流蒸汽向轴流双向转换的稳定性和可靠性；同时能够有效地防止分流后的蒸汽在进入动叶片之前而产生的脱流，确保进入对应动叶片的汽流均匀化，降低动叶片的做功损失。

Description

双分流透平进汽导流结构

技术领域

本发明涉及透平技术，具体是一种双分流透平的进汽导流结构。

背景技术

随着透平技术的发展进步，径流式静叶因其特定的技术优势而被逐渐引入大型蒸汽透平中。在蒸汽透平技术中，径流式静叶通常作为第一级静叶布置，从而使蒸汽经第一级静叶的径向流入而转换为轴向流动，实现轴向的双分流做功。

对于轮式转子的双分流透平技术而言，装配在一起的径流式第一级静叶和轮式转子及动叶片之间围成分流型腔。参见图1所示，具体的，轮式转子2对应第一级静叶1的部位两侧分别具有径向凸起的、用于装配动叶片3的叶轮21，每侧的动叶片3装配在对应叶轮21的轮缘上，第一级静叶1、正反第一级叶轮以及正反第一级动叶片3，这几者之间组成蒸汽由径向转换为轴向双向流动的分流型腔5；在做功时，蒸汽经第一级静叶1径向流入，流入的蒸汽在分流型腔5内生成蒸汽漩涡，该蒸汽漩涡成为后续蒸汽流入的气动边界，使后续蒸汽能够沿轮式转子2实现轴向的双向分流。然而，由于正、反第一级的叶轮（即两侧的叶轮）之间的分流型腔很大、且分流型腔的两侧叶轮的壁面为竖直面，它无法对分流型腔内的蒸汽漩涡实现良好的控制，使得分流型腔内的蒸汽漩涡在后续蒸汽的冲击下极不稳定，即分流型腔内的蒸汽漩涡对后续蒸汽流入所充当的气动边界是不稳定的，导致蒸汽轴向分流的稳定性和可靠性差；同时，经分流型腔而轴向分流的蒸汽因没有受到有效地过渡、导流，从而使得分流后的部分蒸汽在进入对应动叶片之前，便会在叶轮的轮缘上发生脱流、形成涡流，换言之，分流后的部分蒸汽在进入对应动叶片之前便会形成高损失区域，这直接导致进入对应动叶片的汽流不均匀，增加了动叶片的做功损失，使得轮式转子的双分流透平技术存在做功稳定性和经济性差的技术问题。

发明内容

本发明的技术目的在于：针对上述轮式转子的双分流透平技术的特殊性和现有技术的不足，提供一种径向向轴向的双向实现稳定地导流分流、有效地防止动叶片之前产生脱流现象的双分流透平进汽导流结构。

本发明实现其技术目的所采用的技术方案是：一种双分流透平进汽导流结构，包括对应装配在一起的径流式第一级静叶和轮式转子，所述轮式转子对应第一级静叶的部位两侧分别具有径向凸起的、用于装配动叶片的叶轮，所述第一级静叶和轮式转子及对应动叶片之间围成分流型腔，所述分流型腔两侧的动叶片叶根处分别设有流线型尖状凸起的、向分流型腔延伸的进汽导流部，所述分流型腔两侧的进汽导流部相向成型，每侧的进汽导流部与对应动叶片的叶根进汽侧面和叶根平面以流线型轮廓结构平滑过渡。

所述进汽导流部主要由内凹弧面结构的漩涡生成面和外凸弧面结构的引导分流面构成，所述漩涡生成面的根部与对应动叶片的叶根进汽侧面平滑过渡，所述引导分流面的根部与对应动叶片的叶根平面平滑过渡，所述漩涡生成面的尾部和所述引导分流面的尾部通过竖直面连接，所述漩涡生成面的尾部和所述引导分流面的尾部的延伸面构成锐角结构的夹角。进一步的，所述夹角的取值范围为30～60°。所述漩涡生成面从根部至尾部的轮廓型线由弧线线段和直线线段构成，所述弧线线段和直线线段之间平滑过渡。所述引导分流面从根部至尾部的轮廓型线由弧线线段和直线线段构成，所述弧线线段和直线线段之间平滑过渡。

本发明的有益技术效果是：上述导流结构通过在径流式第一级静叶和轮式转子及动叶片之间的分流型腔两侧分别形成对应的进汽导流部，从而对分流型腔内的蒸汽漩涡实现良好的、稳定的控制，确保径流蒸汽向轴流双向转换的稳定性和可靠性；同时，对分流后的蒸汽实现有序、顺畅地有效导流，使蒸汽在径向向轴向的双向实现稳定地导流分流，有效地防止分流后的蒸汽在进入动叶片之前而产生的脱流现象，避免在动叶片之前形成高损失区域，确保进入对应动叶片的汽流均匀化，降低动叶片的做功损失，提高轮式转子的双分流透平技术的做功稳定性和经济性，实用性强。

附图说明

图1是现有双分流透平的进汽导流结构示意图。

图2是本发明的一种结构示意图。

图3是图2中的局部A的放大图。

图4是本发明的导流过程示意图。

图中代号含义：1—第一级静叶；2—轮式转子；21—叶轮；3—动叶片；4—进汽导流部；41—漩涡生成面；42—引导分流面；5—分流型腔。

具体实施方式

本发明涉及透平技术，具体是一种双分流透平的进汽导流结构。下面结合说明书附图-即图2、图3和图4对本发明的技术内容进行详细、具体的说明。

参见图2、图3和图4所示，本发明包括对应装配在一起的第一级静叶1和轮式转子2。

其中，第一级静叶1为径流式静叶。

轮式转子2对应第一级静叶1的部位两侧分别具有径向凸起的、用于装配动叶片3的叶轮21，正、反第一级的动叶片3对应装配在各自所对应的叶轮21的轮缘上。

第一级静叶1和轮式转子2及动叶片3之间围成分流型腔5，即第一级静叶1的出汽周面、正反第一级叶轮21、正反第一级动叶片3的进汽周面，这几者之间组成蒸汽由径向转换为轴向双向流动的分流型腔5。

分流型腔5两侧的动叶片3叶根处分别设有流线型尖状凸起的、向分流型腔5延伸的进汽导流部4，分流型腔5两侧的进汽导流部4相向成型。分流型腔5每侧的进汽导流部4处在动叶片3的叶根进汽侧，每侧的进汽导流部4与动叶片3的叶根进汽侧面和叶根平面以流线型轮廓结构平滑过渡。

具体的，分流型腔5每侧的进汽导流部4主要由内凹弧面结构的漩涡生成面41和外凸弧面结构的引导分流面42构成。漩涡生成面41的根部与对应动叶片3的叶根进汽侧面平滑过渡；漩涡生成面41从根部至尾部的轮廓型线由弧线线段和直线线段构成，漩涡生成面41的轮廓型线的弧线线段一端与对应动叶片3的叶根进汽侧面以相切方式平滑过渡，另一端与漩涡生成面41的轮廓型线的直线线段以相切方式平滑过渡。引导分流面42的根部与对应动叶片3的叶根平面平滑过渡；引导分流面42从根部至尾部的轮廓型线由弧线线段和直线线段构成；引导分流面42的轮廓型线的弧线线段一端与对应动叶片3的叶根平面以相切方式平滑过渡，另一端与引导分流面42的轮廓型线的直线线段以相切方式平滑过渡。前述漩涡生成面41的尾部-即直线线段的尾端与前述引导分流面42的尾部-即直线线段的尾端之间通过竖向直面连接；所述漩涡生成面41的尾部和所述引导分流面42的尾部的延伸面构成锐角结构的夹角，该夹角为锐角结构，其取值范围为30～60°，例如30°、35°、40°、45°、50°或60°等等。

本发明的工作原理是：蒸汽以径向方向从第一级静叶流入，蒸汽初始阶段会在分流型腔内形成蒸汽漩涡；由于分流型腔两侧的叶轮壁面上方的进汽导流部的漩涡生成面的存在，会在分流型腔内形成稳定、可靠地蒸汽漩涡，该稳定、可靠地蒸汽漩涡作为主流蒸汽的气动边界；由于分流型腔两侧的叶轮壁面上方的进汽导流部的引导分流面的存在，可以对主流蒸汽起到有序、顺畅地导流作用，使主流蒸汽沿气动边界以及引导分流面光滑过渡到轴流方向。

以上具体技术方案仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述具体技术方案对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本发明依然可以对上述具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。

Claims (2)

1.一种双分流透平进汽导流结构，包括对应装配在一起的径流式第一级静叶（1）和轮式转子（2），所述轮式转子（2）对应第一级静叶（1）的部位两侧分别具有径向凸起的、用于装配动叶片（3）的叶轮（21），所述第一级静叶（1）和轮式转子（2）及对应动叶片（3）之间围成分流型腔（5），其特征在于：所述分流型腔（5）两侧的动叶片（3）叶根处分别设有流线型尖状凸起的、向分流型腔（5）延伸的进汽导流部（4），所述分流型腔（5）两侧的进汽导流部（4）相向成型；所述分流型腔（5）每侧的进汽导流部（4）主要由内凹弧面结构的漩涡生成面（41）和外凸弧面结构的引导分流面（42）构成，所述漩涡生成面（41）的根部与对应动叶片（3）的叶根进汽侧面平滑过渡，所述引导分流面（42）的根部与对应动叶片（3）的叶根平面平滑过渡，所述漩涡生成面（41）的尾部和所述引导分流面（42）的尾部通过竖直面连接，所述漩涡生成面（41）的尾部和所述引导分流面（42）的尾部的延伸面构成锐角结构的夹角。

2.根据权利要求1所述双分流透平进汽导流结构，其特征在于：所述夹角的取值范围为30～60°。

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