CN111535871B - 一种叶片式变向混流透平结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及透平结构领域，旨在解决现有的经流透平和轴流透平的过渡结构下，气动性能较差，机组效率和能源利用率较低的问题，提供一种叶片式变向混流透平结构，其包括轴流透平和径流透平，轴流透平通过过渡结构连接径流透平；过渡结构的根部包括半第一圆弧段和第一直线段；过渡结构的顶部包括第二圆弧段和第二直线段；第二圆弧段和第一圆弧段同心于圆心点O1，且过圆心O1和点D的直线和第一直线段AB相交于点C，满足(XC‑XA)/(XF‑XA)＝ζ×(RE/RF)，其中ζ在0‑0.5范围内。本发明的有益效果是能够在不增加额外机组轴向尺寸的基础上实现轴向出气的透平与径向出气排气缸的高效匹配，提高机组效率，提升能源的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及透平结构领域，具体而言，涉及叶片式变向混流透平结构。
背景技术
传统的轴流透平轴向排气，其后连接的排气缸一般为轴向出气或径向出气。排气缸轴向出气的气动损失相对较低，但须利用轴向空间进行合理的扩压结构设计，导致机组轴向尺寸过大，给机组的安装、检修带来不便。排气缸径向出气充分利用径向方向的面积扩张，有效提高排气缸的扩压能力，降低余速损失，但透平的轴向出气与径向出气排气缸的高效匹配是保证径向出气排气缸较优扩压能力的关键。
径流式透平采用流道结构实现气流在轴向与径向之间的改变，具有结构紧凑、制造工艺简单、安装方便等特点。径向出气排汽缸如采用径流式透平变向结构对透平的轴向出气与径向出气排气缸连接段进行匹配，则可明显降低机组的轴向尺寸。
然而，现有的经流透平和轴流透平的过渡结构的气动性能较差，机组效率和能源利用率较低。
发明内容
本发明旨在提供一种叶片式变向混流透平结构，以解决现有的经流透平和轴流透平的过渡结构下，气动性能较差，机组效率和能源利用率较低的问题。
本发明的实施例是这样实现的：
一种叶片式变向混流透平结构，其包括多个依次连接的轴流透平和单个径流透平，最末的所述轴流透平通过过渡结构连接所述径流透平；
所述过渡结构的根部包括半径为RF的第一圆弧段FB和第一直线段BA；其中，第一圆弧段的上端连接所述径流透平的根部，第一直线段的下端连接于所述轴流透平的根部；第一直线段的上端和第一圆弧段的下端连接于点B，且第一直线段和第一圆弧段相切于两者的连接点B；
所述过渡结构的顶部包括半径为RE的第二圆弧段ED和第二直线段DG；其中，第二圆弧段的上端连接所述径流透平的顶部，第二直线段的下端连接于所述轴流透平的顶部；第二直线段的上端和第二圆弧段的下端连接；第二直线段的上端和第二圆弧段的下端连接于点D；
所述第二圆弧段和所述第一圆弧段同心于圆心点O1，且过圆心O1和点D的直线和第一直线段AB相交于点C，满足(XC-XA)/(XF-XA)＝ζ×(RE/RF)，其中ζ在0-0.5范围内，(XC-XA)为点C和点A沿轴向的坐标差，(XF-XA)为点F和点A沿轴向的坐标差；
叶片式变向结构限定在第一圆弧段FB、直线BC、直线CD、第二圆弧段DE和直线EF围成的空间内。
本方案中的叶片式变向混流透平结构通过对过渡结构的顶部和底部的结构设置，并适当限定叶片式变向结构的范围，其能够在不增加额外机组轴向尺寸的基础上实现轴向出气的透平与径向出气排气缸的高效匹配，提高机组效率，提升能源的利用率。
在一种实施方式中：
多个所述轴流透平为等根径或变根径。
在一种实施方式中：
多个所述轴流透平和叶片式变向结构使用同一根转子。
在一种实施方式中：
所述径流透平沿竖向设置，其进汽口沿竖向向下；所述轴流透平沿水平设置于所述径流透平的下方，且其进汽口沿水平方向并和所述径流透平的进汽口在竖向相互间隔。
在一种实施方式中：
所述轴流透平包括若干静叶和/或若干动叶。
在一种实施方式中：
ζ取值在0.10-0.30内。
在一种实施方式中：
ζ取值0.16。
在一种实施方式中：
气流从轴流透平进入，从径流透平出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1中示出了本发明实施例的叶片式变向混流透平结构的结构示意图。
图标：轴流透平20、径流透平30、过渡结构10、静叶21、动叶22、过渡结构10、根部10a、顶部10b、叶片式变向结构40。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参见图1，本实施例提供一种叶片式变向混流透平结构，其包括多个依次连接的轴流透平20和单个径流透平30，最末的轴流透平通过过渡结构10连接径流透平。本实施例中，径流透平沿竖向设置，其进汽口沿竖向向下；轴流透平沿水平设置于径流透平的下方，且其进汽口沿水平方向并和径流透平的进汽口在竖向相互间隔。其中，轴流透平包括若干静叶21和/或若干动叶22。多个轴流透平为等根径或变根径。多个轴流透平和叶片式变向结构使用同一根转子。该方案中，气流从轴流透平进入，从径流透平出。
过渡结构10的根部10a包括半径为RF的第一圆弧段FB和第一直线段BA；其中，第一圆弧段的上端连接径流透平的根部，第一直线段的下端连接于轴流透平的根部；第一直线段的上端和第一圆弧段的下端连接于点B，且第一直线段和第一圆弧段相切于两者的连接点B。过渡结构的顶部10b包括半径为RE的第二圆弧段ED和第二直线段DG；其中，第二圆弧段的上端连接径流透平的顶部，第二直线段的下端连接于轴流透平的顶部；第二直线段的上端和第二圆弧段的下端连接；第二直线段的上端和第二圆弧段的下端连接于点D。
第二圆弧段和第一圆弧段同心于圆心点O1，且过圆心O1和点D的直线和第一直线段AB相交于点C，满足(XC-XA)/(XF-XA)＝ζ×(RE/RF)，其中ζ在0-0.5范围内，(XC-XA)为点C和点A沿轴向的坐标差，(XF-XA)为点F和点A沿轴向的坐标差。可选地，ζ取值在0.10-0.30内，例如，ζ取值0.16。
本实施例中的叶片式变向结构40限定在第一圆弧段FB、直线BC、直线CD、第二圆弧段DE和直线EF围成的空间内。
本方案中的叶片式变向混流透平结构通过对过渡结构的顶部和底部的结构设置，并适当限定叶片式变向结构的范围，其能够在不增加额外机组轴向尺寸的基础上实现轴向出气的透平与径向出气排气缸的高效匹配，提高机组效率，提升能源的利用率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种叶片式变向混流透平结构，其特征在于：
包括多个依次连接的轴流透平和单个径流透平，最末的所述轴流透平通过过渡结构连接所述径流透平；
所述过渡结构的根部包括半径为RF的第一圆弧段FB和第一直线段BA；其中，第一圆弧段的上端连接所述径流透平的根部，第一直线段的下端连接于所述轴流透平的根部；第一直线段的上端和第一圆弧段的下端连接于点B，且第一直线段和第一圆弧段相切于两者的连接点B；
所述过渡结构的顶部包括半径为RE的第二圆弧段ED和第二直线段DG；其中，第二圆弧段的上端连接所述径流透平的顶部，第二直线段的下端连接于所述轴流透平的顶部；第二直线段的上端和第二圆弧段的下端连接；第二直线段的上端和第二圆弧段的下端连接于点D；
所述第二圆弧段和所述第一圆弧段同心于圆心点O1，且过圆心O1和点D的直线和第一直线段AB相交于点C，满足(XC-XA)/(XF-XA)＝ζ×(RE/RF)，其中ζ在0-0.5范围内，(XC-XA)为点C和点A沿轴向的坐标差，(XF-XA)为点F和点A沿轴向的坐标差；
叶片式变向结构限定在第一圆弧段FB、直线BC、直线CD、第二圆弧段DE和直线EF围成的空间内。
2.根据权利要求1所述的叶片式变向混流透平结构，其特征在于：
多个所述轴流透平为等根径或变根径。
3.根据权利要求1所述的叶片式变向混流透平结构，其特征在于：
多个所述轴流透平和叶片式变向结构使用同一根转子。
4.根据权利要求1所述的叶片式变向混流透平结构，其特征在于：
所述径流透平沿竖向设置，其进汽口沿竖向向下；所述轴流透平沿水平设置于所述径流透平的下方，且其进汽口沿水平方向并和所述径流透平的进汽口在竖向相互间隔。
5.根据权利要求1所述的叶片式变向混流透平结构，其特征在于：
所述轴流透平包括若干静叶和/或若干动叶。
6.根据权利要求1所述的叶片式变向混流透平结构，其特征在于：
ζ取值在0.10-0.30内。
7.根据权利要求6所述的叶片式变向混流透平结构，其特征在于：
ζ取值0.16。
8.根据权利要求1所述的叶片式变向混流透平结构，其特征在于：
气流从轴流透平进入，从径流透平出。
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