CN111535872A - 一种无叶过渡混流透平结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及透平技术，旨在解决现有技术中的透平结构不能兼顾紧凑性和能量损失的问题，提供一种无叶过渡混流透平结构，其包括径流透平和轴流透平，所述径流透平和所述轴流透平通过无叶加速段连通；所述无叶加速段的顶部为半径R1的第一圆弧段，所述无叶加速段的根部包括相互连接的半径R2的第二圆弧段和半径R3的第三圆弧段，且R3＞R2；且第一圆弧段和第二圆弧段同心；第三圆弧段的圆心、第二圆弧段和第三圆弧段的两段圆弧的交接点以及第一圆弧段的圆心在同一直线上，且第三圆弧段和第二圆弧段的圆弧相切。本发明的有益效果是可有效的替代导叶结构，缩短整圈导叶所占轴向空间，可降低成本，并且使得气流加速。

Description

一种无叶过渡混流透平结构

技术领域

本发明涉及透平技术，具体而言，涉及无叶过渡混流透平结构。

背景技术

径流透平具有结构紧凑、单级膨胀比高等优点，适合小流量、膨胀比较高的领域，如ORC透平、中小型燃机透平等。当膨胀比过大时，单级径流透平不能满足需求，需考虑多级径流透平。径流透平由于其径向进汽、轴向出气的特点，使得多级径流透平需增加结构，导致透平的轴向尺寸会显著增大，就失去了径流透平结构紧凑的特点。

轴流透平适用大功率、大膨胀比的场合，径流透平和轴流透平混合结构，可以有效的节约一部分轴向尺寸。

常规的径流透平为导叶横置，叶轮为径向转轴向的回转结构叶片，其部分负荷下，叶轮出口气流角偏转较大，使得连接的轴流级次入口攻角损失增加，气动性能较差。

发明内容

本发明旨在提供一种无叶过渡混流透平结构，以解决现有技术中的透平结构不能兼顾紧凑性和能量损失的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种无叶过渡混流透平结构，其包括径流透平和轴流透平，所述径流透平和所述轴流透平通过无叶加速段连通；

所述无叶加速段的顶部为半径R1的第一圆弧段，所述无叶加速段的根部包括相互连接的半径R2的第二圆弧段和半径R3的第三圆弧段，且R3＞R2；且第一圆弧段和第二圆弧段同心；第三圆弧段的圆心、第二圆弧段和第三圆弧段的两段圆弧的交接点以及第一圆弧段的圆心在同一直线上，且第三圆弧段和第二圆弧段的圆弧相切。

本方案中的无叶过渡混流透平结构通过设置顶部的第一圆弧段、根部两个半径的第二圆弧段和第三圆弧段构成的无叶加速段，其可有效的替代导叶结构，一方面，可以缩短整圈导叶所占轴向空间，另一方面，可降低成本；并且使得气流加速，并实现气流导向作用，设计简单，效率高；另外，该无叶加速段可减少一整圈导叶的能损，气动效率更优。

在一种实施方式中：

所述径流透平沿竖向设置，其出汽口沿竖向向下；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出汽口在竖向相互间隔。

在一种实施方式中：

所述第一圆弧段的圆心角为90°，所述第二圆弧段连接于所述径流透平，其圆心角A在45°到65°之间。

在一种实施方式中：

所述径流透平的宽度L1小于所述轴流透平的宽度L2。

在一种实施方式中：

所述径流透平包括依次连接的进汽蜗壳、径流级导叶和径流级动叶；所述轴流透平包括轴流级动叶；

所述无叶加速段连接于所述径流级动叶和所述轴流级动叶之间。

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示出了本发明实施例中的无叶过渡混流透平结构的结构示意图。

图标：无叶加速段10、顶部10a、第一圆弧段11、根部10b、第二圆弧段12、第三圆弧段13、径流透平20、进汽蜗壳21、径流级导叶22、径流级动叶23、轴流透平30、轴流级动叶31。

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

请配合参见图1，本实施例中的无叶过渡混流透平结构包括径流透平20和轴流透平30，径流透平和轴流透平通过无叶加速段10连通。无叶加速段的顶部10a为半径R1的第一圆弧段11，无叶加速段的根部10b包括相互连接的半径R2的第二圆弧段12和半径R3的第三圆弧段13，且R3＞R2；并且第一圆弧段和第二圆弧段同心,圆心为O1；第三圆弧段的圆心O2、第二圆弧段和第三圆弧段的两段圆弧的交接点K1以及第一圆弧段的圆心O1在同一直线上，第三圆弧段和第二圆弧段的圆弧相切。可选地，第一圆弧段的圆心角为90°，第二圆弧段连接于径流透平，其圆心角A在45°到65°之间。本实施例中，径流透平的宽度L1小于轴流透平的宽度L2。

本实施例中，径流透平包括依次连接的进汽蜗壳21、径流级导叶22和径流级动叶23；轴流透平包括轴流级动叶31；无叶加速段连接于径流级动叶和轴流级动叶之间。本实施例中，径流透平沿竖向设置，其出汽口沿竖向向下；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出汽口在竖向相互间隔。

本方案中的无叶过渡混流透平结构通过设置顶部的第一圆弧段、根部两个半径的第二圆弧段和第三圆弧段构成的无叶加速段，其可有效的替代导叶结构，气流由径流级动叶23排出后，无叶加速段10起到导叶喷管的作用，实现气流的加速和流向的转变。经过加速的气流，进入轴流级动叶31中，实现气流由热能和动能向机械能的转换；一方面，可以缩短整圈导叶所占轴向空间，另一方面，可降低成本；并且使得气流加速，并实现气流导向作用，设计简单，效率高；另外，该无叶加速段可减少一整圈导叶的能损，气动效率更优。

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 (6)

1.一种无叶过渡混流透平结构，其特征在于：

包括径流透平和轴流透平，所述径流透平和所述轴流透平通过无叶加速段连通；

所述无叶加速段的顶部为半径R1的第一圆弧段，所述无叶加速段的根部包括相互连接的半径R2的第二圆弧段和半径R3的第三圆弧段，且R3＞R2；且第一圆弧段和第二圆弧段同心；第三圆弧段的圆心、第二圆弧段和第三圆弧段的两段圆弧的交接点以及第一圆弧段的圆心在同一直线上，且第三圆弧段和第二圆弧段的圆弧相切。

2.根据权利要求1所述的无叶过渡混流透平结构，其特征在于：

所述径流透平沿竖向设置，其出汽口沿竖向向下；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出汽口在竖向相互间隔。

3.根据权利要求2所述的无叶过渡混流透平结构，其特征在于：

所述第一圆弧段的圆心角为90°，所述第二圆弧段连接于所述径流透平，其圆心角A在45°到65°之间。

4.根据权利要求3所述的无叶过渡混流透平结构，其特征在于：

所述第二圆弧段连接于所述径流透平，其圆心角A为60°。

5.根据权利要求2所述的无叶过渡混流透平结构，其特征在于：

所述径流透平的宽度L1小于所述轴流透平的宽度L2。

6.根据权利要求1所述的无叶过渡混流透平结构，其特征在于：

所述径流透平包括依次连接的进汽蜗壳、径流级导叶和径流级动叶；

所述轴流透平包括轴流级动叶；

所述无叶加速段连接于所述径流级动叶和所述轴流级动叶之间。

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