CN109139121A - 一种复合式透平 - Google Patents

一种复合式透平 Download PDF

Info

Publication number
CN109139121A
CN109139121A CN201811000480.6A CN201811000480A CN109139121A CN 109139121 A CN109139121 A CN 109139121A CN 201811000480 A CN201811000480 A CN 201811000480A CN 109139121 A CN109139121 A CN 109139121A
Authority
CN
China
Prior art keywords
centrifugation
shell
wheel disc
centripetal
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811000480.6A
Other languages
English (en)
Inventor
黄典贵
杨泽海
史旭阳
王乃安
刘雨
罗丹
刘亚萍
宋艳萍
杜雪霏
麻启宇
常林森
庞可超
丁莉
吴毓境
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN201811000480.6A priority Critical patent/CN109139121A/zh
Publication of CN109139121A publication Critical patent/CN109139121A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
    • F01D1/06—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
    • F01D1/06—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially
    • F01D1/08—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially having inward flow

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

本发明提供了一种复合式透平，包括：第一壳体，包括进气口；连通壳体，一端与第一壳体连通；向心透平组，设置在第一壳体以及连通壳体内，包括至少一级向心透平，用于实现进气工质在高压段的膨胀；第二壳体，与连通壳体的另一端连通，包括出气口；离心透平组，设置在第二壳体以及连通壳体内，包括至少一级离心透平，用于实现进气工质在低压段的膨胀；连接轴单元，用于连接向心透平以及离心透平，其中，向心透平包括向心轮盘、向心动叶；离心透平包括离心轮盘、离心动叶；连接轴单元贯穿向心轮盘以及离心轮盘，向心轮盘以及离心轮盘能够绕连接轴单元旋转，向心动叶安装在向心轮盘上，离心动叶安装在离心轮盘上。

Description

一种复合式透平
技术领域
本发明涉及透平，具体涉及一种复合式透平。
背景技术
透平一般分为轴流式与径流式两大类。其中径向透平又分为向心透平和离心透平。
轴流式透平容许较大的质量流量，效率较高，在结构上又便于做成多级形式，因此能够满足高膨胀比和大功率的要求。但是其尺寸较大，且叶片多为弯扭叶片，加工复杂。
向心式透平在气动与几何上不具备相容性，即沿着流动方向，由于工质一直膨胀，比容不断增大，但是流通旋成面的周长减小，使得叶片高度急剧增大，而叶片高度也是有限制的，所以向心式透平只适合于小质量流量，并且做功能力不强。
离心式透平在气流流动过程中气动与几何具备相容性，即沿着流动方向，工质一直膨胀，比容增大，流动的旋成面的周长也同步增大，叶片高度沿着径向方向变化平缓，所以离心透平的流量可以适合中等质量流量，而且由于其气动与几何的兼容性，可以做成多级，提升膨胀比。并且离心透平的叶片可设置为直叶片，三维效应弱，易于优化提高效率，且加工简单。但是由于哥式力做负功，在相同边界条件下，其做功能力没有向心透平强。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种复合式透平。
本发明提供了一种复合式透平，具有这样的特征，包括：第一壳体，包括进气口；连通壳体，一端与第一壳体连通；向心透平组，设置在第一壳体以及连通壳体内，包括至少一级向心透平，用于实现进气工质在高压段的膨胀；第二壳体，与连通壳体的另一端连通，包括出气口；离心透平组，设置在第二壳体以及连通壳体内，包括至少一级离心透平，用于实现进气工质在低压段的膨胀；以及连接轴单元，用于连接向心透平以及离心透平，其中，向心透平包括向心轮盘、向心动叶以及向心静叶；离心透平包括离心轮盘、离心动叶以及离心静叶；连接轴单元沿着与向心轮盘以及离心轮盘均垂直的方向贯穿向心轮盘以及离心轮盘，向心轮盘以及离心轮盘能够绕连接轴单元旋转，向心动叶安装在向心轮盘上，离心动叶安装在离心轮盘上。
根据本发明的复合式透平，将向心透平组与离心透平组进行串联，进气工质比容较小的部分在向心透平流道内实现膨胀，而比容较大的部分在离心透平实现膨胀。这样的结构解决了向心透平只适合小质量流量，做功能力不强等问题。同时，在相同的膨胀比下，该组合式透平相比向心透平，可以有效增大质量流量，有效增大机组功率并保持较高效率，减小轴向推力，增加系统的稳定性，并且尺寸较小，加工简单。
在本发明提供的复合式透平中，还可以具有这样的特征：其中，向心静叶与连通壳体连接。
在本发明提供的复合式透平中，还可以具有这样的特征：其中，离心静叶与连通壳体连接。
在本发明提供的复合式透平中，还可以具有这样的特征：其中，连通壳体与第一壳体以及第二壳体均通过螺纹连接。
在本发明提供的复合式透平中，还可以具有这样的特征，还包括：多个密封单元，其中，向心静叶与向心轮盘之间、离心动叶与连通壳体之间以及离心静叶与离心轮盘之间均设置有密封单元。设置多个密封单元可以使得漏气损失减小，有利于提高效率。
在本发明提供的复合式透平中，还可以具有这样的特征：其中，连接轴单元为一根主轴，主轴贯穿向心轮盘以及离心轮盘，进气工质首先经过第一壳体进入向心轮盘然后经过第二壳体进入到离心轮盘。这样的结构使得向心轮盘与离心轮盘连接在同一根轴上，两个轮盘受力方向相反，轴向推力可以相互抵消一部分。不仅如此，向心轮盘、离心轮盘与主轴连接部分作为两个支点支撑起向心轮盘和离心轮盘相连接的部件，相比于悬臂结构，这样有利于减小振动，增加了设备的稳定性。
在本发明提供的复合式透平中，还可以具有这样的特征：其中，向心轮盘与主轴为一体成型。
在本发明提供的复合式透平中，还可以具有这样的特征：其中，离心轮盘与主轴为一体成型。
在本发明提供的复合式透平中，还可以具有这样的特征：其中，离心静叶与离心动叶均为直叶片，直叶片的截面形状沿叶高方向不变。这样的设计可以使得三维效应弱，易于优化提高效率，且加工简单。
附图说明
图1是本发明的实施例中复合式透平的剖视图；
图2是本发明的实施例中复合式透平的左视图；
图3是图1中A处的局部放大图；
图4是图1中B处的局部放大图；
图5是图1中C处的局部放大图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明复合式透平作具体阐述。
图1是本发明的实施例中复合式透平的剖视图；以及图2是本发明的实施例中复合式透平的左视图。
如图1、2所示，本实施例中的复合式透平100包括第一壳体10、向心透平组20、连通壳体30、第二壳体40、离心透平组50、连接轴单元60以及多个密封单元70。
第一壳体10为蜗壳，包括进气口11。
向心透平组20设置在第一壳体10与联通壳体30内，包含至少一级向心透平，该向心透平包括向心轮盘21、向心动叶22、向心静叶23、向心端轴承24、向心端轴套25、向心端紧固件26以及向心端轴承盖27。
向心动叶22固定在向心轮盘21上。向心静叶23的一端与连通壳体30固定连接。向心端轴承24的内圈固定在向心端轴套25与向心端紧固件26之间，外圈固定在第一壳体10的凸台与向心端轴承盖 27之间。向心端轴承盖27与第一壳体10通过螺纹连接。
连通壳体30为蜗壳，用于连通第一壳体10与第二壳体40，设置在第一壳体10与第二壳体40之间，一端与第一壳体10连通。
第二壳体40为蜗壳，一端与连通壳体30连通，另一端设置有出气口41。连通壳体30与第一壳体10以及第二壳体40之间均通过螺纹连接来进行定位连接。
离心透平组50设置在第二壳体40与联通壳体30内，包含至少一级离心透平，该离心透平包括离心轮盘51、离心动叶52、离心静叶53、离心出口导叶54、离心端轴承55、离心端轴套56以及离心端轴承盖57。
离心动叶52固定在离心轮盘51上。离心静叶53的一端与连通壳体30固定连接。离心出口导叶54的两端分别与联通壳体30以及第二壳体40固定连接。离心端轴承55的内圈通过离心段轴套56与连接轴单元60的凸台固定在离心轮盘51上，外圈固定在第二壳体 40的凸台与离心端轴承盖57之间。离心端轴承盖57与第二壳体40 之间通过螺纹连接。
连接轴单元60为一个主轴，该主轴沿着垂直于向心轮盘21以及离心轮盘51的径向的方向贯穿向心轮盘21以及离心轮盘51。在本实施例中，主轴与向心轮盘21以及离心轮盘51为一体成型的。
图3是图1中A处的局部放大图；图4是图1中B处的局部放大图；以及图5是图1中C处的局部放大图。
多个密封单元70均采用的是齿形气封来进行密封的。多个密封单元70分别设置在向心静叶23与向心轮盘21之间，离心动叶52与联通壳体30之间以及离心静叶53与离心轮盘51之间。
其中，向心静叶23与向心轮盘21之间齿形气封设置在图1中的 A处，其局部放大图如图3所示。离心动叶52与联通壳体30之间齿形气封设置在图1中的B处，其局部放大图如图4所示。离心静叶 53与离心轮盘51之间齿形气封设置在图1中的C处，其局部放大图如图5所示。
复合式透平100的工作过程为：进气工质从进气口11进入，流经第一壳体10和联通壳体30形成的进气蜗壳进入到向心静叶23内进行膨胀，之后进入到向心动叶22内进行膨胀并做功，带动向心轮盘21旋转从而带动主轴旋转进行做功。然后进气工质流出向心动叶 22后进入到离心静叶53内进行膨胀，之后进入到离心动叶52内持续进行膨胀做功，带动离心轮盘51旋转从而带动主轴旋转进行做功，向心轮盘21与离心轮盘51连接在同一根主轴上故其转速相同。进气工质最后流入第二壳体40与联通壳体30形成的出气蜗壳，从出气口 41排出，进入后续的通流部件。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换，这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
在本实施例中，复合式透平中，向心透平组以及离心透平组中均是以一级向心透平以及一级离心透平为例来进行详细描述的。在其他实施例中，向心透平组以及离心透平组中也可以根据需要设置多级向心透平与多级离心透平，多级向心透平与多级离心透平通过设置多级静叶以及多级动叶来实现。
进一步地，在本实施例中，仅仅在离心透平中的出口处设置有离心出口导叶，且离心出口导叶的两端均与壳体连接。在其他实施例中，也可以在向心透平的出口、入口以及离心透平的入口设置导叶，且导叶可以仅一端与壳体连接。
进一步地，在本实施例中，连接轴单元为一根主轴，且与向心轮盘以及离心轮盘一体成型。在其他实施例中，连接轴单元可以采用一根主轴，但不与也向心轮盘以及离心轮盘一体成型，可以采用不同的旋转轴来连接，以实现向心透平与离心透平的不同的转速。
进一步地，在本实施例中，进气工质的进出透平均采用的蜗壳进入或流出。在其他实施例中，进气工质的进出可以采用其他的进出气流道形式。

Claims (9)

1.一种复合式透平，其特征在于，包括：
第一壳体，包括进气口；
连通壳体，一端与所述第一壳体连通；
向心透平组，设置在所述第一壳体以及所述连通壳体内，包括至少一级向心透平，用于实现进气工质在高压段的膨胀；
第二壳体，与所述连通壳体的另一端连通，包括出气口；
离心透平组，设置在所述第二壳体以及所述连通壳体内，包括至少一级离心透平，用于实现进气工质在低压段的膨胀；以及
连接轴单元，用于连接所述向心透平以及所述离心透平，
其中，所述向心透平包括向心轮盘、向心动叶以及向心静叶；
所述离心透平包括离心轮盘、离心动叶以及离心静叶；
所述连接轴单元沿着与所述向心轮盘以及所述离心轮盘均垂直的方向贯穿所述向心轮盘以及所述离心轮盘，所述向心轮盘以及所述离心轮盘能够绕所述连接轴单元旋转，
所述向心动叶安装在所述向心轮盘上，
所述离心动叶安装在所述离心轮盘上。
2.根据权利要求1所述的复合式透平，其特征在于：
其中，所述向心静叶与所述连通壳体连接。
3.根据权利要求1所述的复合式透平，其特征在于：
其中，所述离心静叶与所述连通壳体连接。
4.根据权利要求1所述的复合式透平，其特征在于：
其中，所述连通壳体与所述第一壳体以及所述第二壳体均通过螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的复合式透平，其特征在于，还包括：
多个密封单元，
其中，所述向心静叶与所述向心轮盘之间、所述离心动叶与所述连通壳体之间以及所述离心静叶与所述离心轮盘之间均设置有密封单元。
6.根据权利要求1所述的复合式透平，其特征在于：
其中，所述连接轴单元为一根主轴，所述主轴贯穿所述向心轮盘以及所述离心轮盘，所述进气工质首先经过第一壳体进入所述向心轮盘然后经过所述第二壳体进入到所述离心轮盘。
7.根据权利要求6所述的复合式透平，其特征在于：
其中，所述向心轮盘与所述主轴为一体成型。
8.根据权利要求6所述的复合式透平，其特征在于：
其中，所述离心轮盘与所述主轴为一体成型。
9.根据权利要求1所述的复合式透平，其特征在于：
其中，所述离心静叶与所述离心动叶均为直叶片，所述直叶片的截面形状沿叶高方向不变。
CN201811000480.6A 2018-08-30 2018-08-30 一种复合式透平 Pending CN109139121A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811000480.6A CN109139121A (zh) 2018-08-30 2018-08-30 一种复合式透平

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811000480.6A CN109139121A (zh) 2018-08-30 2018-08-30 一种复合式透平

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109139121A true CN109139121A (zh) 2019-01-04

Family

ID=64829218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811000480.6A Pending CN109139121A (zh) 2018-08-30 2018-08-30 一种复合式透平

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109139121A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109340142A (zh) * 2018-09-25 2019-02-15 上海理工大学 向心离心复合式压气机

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7203334A (zh) * 1972-03-14 1973-09-18
US3941499A (en) * 1974-11-06 1976-03-02 United Turbine Ab & Co., Kommanditbolag Compressor having two or more stages
CN1474033A (zh) * 2003-08-08 2004-02-11 黄少斌 涡流轮式汽轮机
CN101265814A (zh) * 2008-04-30 2008-09-17 冀江 一种复合式透平膨胀机
CN102472114A (zh) * 2009-12-24 2012-05-23 三菱重工压缩机有限公司 多级辐流式涡轮
CN104863643A (zh) * 2015-04-22 2015-08-26 上海理工大学 径向离心透平
JP2017526844A (ja) * 2014-06-12 2017-09-14 トゥーボデン エッセ．エッレ．エッレ．Ｔｕｒｂｏｄｅｎ Ｓ．Ｒ．Ｌ． 作動流体を膨張させるためのタービンおよび方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7203334A (zh) * 1972-03-14 1973-09-18
US3941499A (en) * 1974-11-06 1976-03-02 United Turbine Ab & Co., Kommanditbolag Compressor having two or more stages
CN1474033A (zh) * 2003-08-08 2004-02-11 黄少斌 涡流轮式汽轮机
CN101265814A (zh) * 2008-04-30 2008-09-17 冀江 一种复合式透平膨胀机
CN102472114A (zh) * 2009-12-24 2012-05-23 三菱重工压缩机有限公司 多级辐流式涡轮
JP2017526844A (ja) * 2014-06-12 2017-09-14 トゥーボデン エッセ．エッレ．エッレ．Ｔｕｒｂｏｄｅｎ Ｓ．Ｒ．Ｌ． 作動流体を膨張させるためのタービンおよび方法
CN104863643A (zh) * 2015-04-22 2015-08-26 上海理工大学 径向离心透平

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109340142A (zh) * 2018-09-25 2019-02-15 上海理工大学 向心离心复合式压气机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101922459B (zh) 电动复合多级离心压气机装置
US4455121A (en) Rotating turbine stator
JP4856302B2 (ja) 応力の減少された圧縮機ブリスクの流れ通路
US20060024162A1 (en) Method and apparatus for assembling gas turbine engines
JP2746783B2 (ja) 遠心圧縮機
CN104838149B (zh) 离心压缩机
JP2008115858A (ja) ターボファンエンジンアセンブリ
JP2004516401A (ja) ガスタービンエンジン用の混流式および遠心式の圧縮機
CN102187062A (zh) 涡轮机高压涡轮的通风
CN110173352B (zh) 具有超高压压缩机的燃气涡轮发动机
WO2022105214A1 (zh) 双轴发电燃气轮机
CN105987018A (zh) 多组风叶的离心式风机
CN103557166A (zh) 一种多级离心式压缩机
CN109252900B (zh) 一种复合式透平
CN110374925B (zh) 一种双层集流器及装配双层集流器的混流风机
CN109083864A (zh) 一种径流式旋转机械叶轮
CN109139121A (zh) 一种复合式透平
CN104632645A (zh) 一种双向进气多级离心压缩机
CN106762139A (zh) 一种具有嵌入式叶片的燃气轮机
CN214577383U (zh) 一种斜向推力轴承式微型燃气轮机
US6712588B1 (en) Turbomachine with a vaneless rotating diffuser and nozzle
CN104100301B (zh) 能够调节喷嘴环开度的多级差压径流涡轮
US11598268B2 (en) Double-flow turbojet engine assembly with epicycloidal or planetary gearbox
CN204553260U (zh) 一种双向进气多级离心压缩机
CN208396758U (zh) 一种微型涡轮发动机轴承冷却装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190104

RJ01 Rejection of invention patent application after publication