CN111878449A - 离心压气机封严装置、离心压气机及燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心压气机封严装置、离心压气机及燃气轮机。该离心压气机封严装置包括设置于叶轮轮毂与扩压器本体之间的封严部；在工质的泄漏流向上，封严部设置于封严篦齿的前方；封严部设置于扩压器本体上，封严部具有环状结构，且封严部具有由宽变窄的工质通道，以将流经封严部的工质的压力能转化为动能。本发明的离心压气机封严装置，工质流经封严部后流速增加，工质的压力能转化为动能，工质的静压得到降低，随后工质与封严篦齿碰撞，大部分动能被耗散掉，从而叶轮轮毂与扩压器本体之间的总压大幅降低，封严篦齿前后的压差得到大幅降低，进而提升封严效果，减小了离心压气机的效率损失。

Description

离心压气机封严装置、离心压气机及燃气轮机

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种离心压气机封严装置、离心压气机及燃气轮机。

背景技术

燃气轮机是一种以连续流动的气体作为工质，把热能转换为机械功的旋转式动力机械，一般主要由压气机、燃烧室和燃气透平这三大部件组成。其中，常用的压气机有离心压气机、轴流压气机。

现有的离心压气机，其利用叶片力及离心力完成机械能转化为气体焓能。工质，如空气，进入离心压气机，流经叶轮后压力大幅提升，而后进入扩压器。此时，由于叶轮与扩压器之间存在间隙，且由于做功的气体的气压远高于外界，部分被做功的气体会由叶轮与扩压器之间的间隙流出，造成离心压气机效率的损失。

对于离心压气机存在的气体泄漏，目前采用的封严方式是依靠封严篦齿，即在叶轮与扩压器之间的空腔设置封严篦齿，利用封严篦齿与转动件形成的壁面摩擦力，诱发较厚的附面层，形成气动堵塞，来减少泄露流动。但是，由于封严篦齿的封严效果有限，封严篦齿前后之间的压差依然较大，仍有较大部分被做功的气体由上述间隙流出后，流经封严篦齿而泄露到大气，离心压气机的效率损失依然较大。

发明内容

本发明实施例提供一种离心压气机封严装置、离心压气机及燃气轮机，解决了离心压气机的效率损失较大的问题。

一方面，本发明实施例提出了一种离心压气机封严装置，包括设置于叶轮轮毂与扩压器本体之间的封严部；在工质的泄漏流向上，封严部设置于封严篦齿的前方；封严部设置于扩压器本体上，封严部具有环状结构，且封严部具有由宽变窄的工质通道，以将流经封严部的工质的压力能转化为动能。

根据本发明实施例的一个方面，封严部包括多个扩压叶片，多个扩压叶片设置于扩压器本体，且环绕叶轮轮毂的轴向设置。

根据本发明实施例的一个方面，多个扩压叶片间隔设置，相邻扩压叶片之间的间隙构成工质通道，在工质的泄漏流向上，相邻扩压叶片之间的间隙由宽变窄。

根据本发明实施例的一个方面，相邻扩压叶片的间距相同。

根据本发明实施例的一个方面，扩压叶片相对于叶轮轮毂的径向方向倾斜设置。

根据本发明实施例的一个方面，工质由相邻扩压叶片之间间隙流出的方向顺从叶轮轮毂的转动方向。

根据本发明实施例的一个方面，封严部与封严篦齿之间设置有封严肋条；封严肋条设置于叶轮轮毂，封严肋条能够随叶轮轮毂的转动而转动。

根据本发明实施例的一个方面，封严肋条为连续的环状结构，环绕叶轮轮毂的轴向设置。

另一方面，本发明实施例提出了一种离心压气机，包括如前述的离心压气机封严装置。

又一方面，本发明实施例提出了一种燃气轮机，包括如前述的离心压气机。

本发明实施例提供的离心压气机封严装置，封严部具有由宽变窄的工质通道，工质流经封严部后流速增加，工质的压力能转化为动能，工质的静压得到降低，随后工质与封严篦齿碰撞，工质的小部分动能转化为压力能，大部分动能被耗散掉，从而叶轮轮毂与扩压器本体之间的总压大幅降低，且由于动能耗散，工质的静压基本等于总压，即静压大幅降低，封严篦齿前后的压差得到大幅降低，进而提升封严效果，降低泄露流动，减小了离心压气机的效率损失，提高了离心压气机的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例的离心压气机封严装置的剖视结构示意图。

图2为本发明实施例的离心压气机封严装置的扩压器本体部分结构的左视结构示意图。

附图中：

100-叶轮轮毂，200-扩压器本体，300-封严篦齿，400-封严部，500-封严肋条，600-叶轮；

410-扩压叶片；

411-第一端，412-第二端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“第一”和“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“内”、“外”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，本发明实施例的离心压气机封严装置，包括设置于叶轮轮毂100与扩压器本体200之间的封严部400；在工质的泄漏流向上，封严部400设置于封严篦齿300的前方；封严部400设置于扩压器本体200上，封严部400具有环状结构，且封严部400具有由宽变窄的工质通道，以将流经封严部400的工质的压力能转化为动能。本实施例的工质由叶轮轮毂100与扩压器本体200之间的狭小间隙A泄漏进入叶轮轮毂100与扩压器本体200之间的空腔，由于此处转静间隙较小，附面层较厚，工质在叶轮轮毂100的摩擦力作用下，具有周向速度，而后以可计算的流动角进入封严部400，封严部400具有由宽变窄的工质通道，工质流经封严部400后流速增加，工质的压力能转化为动能，工质的静压得到降低，随后工质与封严篦齿300碰撞，工质的小部分动能转化为压力能，大部分动能被耗散掉，从而叶轮轮毂100与扩压器本体200之间的总压大幅降低，且由于动能耗散，工质的静压基本等于总压，即静压大幅降低，封严篦齿300前后的压差得到大幅降低，进而提升封严效果，降低泄露流动，减小了离心压气机的效率损失，提高了离心压气机的效率。

作为一个可选实施例，封严部400包括多个扩压叶片410，多个扩压叶片410设置于扩压器本体200，且环绕叶轮轮毂100的轴向设置。

本实施例的多个扩压叶片410环绕叶轮轮毂100的轴向构成环状结构，该环状结构设置于扩压器本体200上；扩压叶片410的个数为多个，可根据离心压气机的具体参数而确定具体数量。

作为一个可选实施例，多个扩压叶片410间隔设置，相邻扩压叶片410之间的间隙构成工质通道，在工质的泄漏流向上，相邻扩压叶片410之间的间隙由宽变窄。

本实施例的相邻扩压叶片410之间的间隙构成工质通道，通过相邻扩压叶片410之间间隙的由宽变窄设置，得到由宽变窄的工质通道，工质流经工质通道后流速增加，实现将工质的压力能转化为动能。

其中，对于扩压叶片410的结构形式不作限定，扩压叶片410可为平面状、曲面状等，能够实现将流经的工质的压力能转化为动能均可。

作为一个可选实施例，相邻扩压叶片410的间距相同。

本实施例的多个扩压叶片410环绕叶轮轮毂100的轴向方向均匀分布，在叶轮轮毂100的径向方向上或与径向方向成夹角的方向上对流经的工质均匀加速。

作为一个可选实施例，扩压叶片410相对于叶轮轮毂100的径向方向倾斜设置。

在本实施例中，通过扩压叶片410的倾斜角度来实现工质通道的截面积变化，在工质的泄漏流向上，使得工质通道的截面积由宽变窄，从而实现工质的压力能转换为动能。

需要说明的是，对于具体的扩压叶片410的安装角度不作限定，但需保证工质的流动方向基本为沿封严部400的径向。

作为一个可选实施例，工质由相邻扩压叶片410之间间隙流出的方向顺从叶轮轮毂100的转动方向。

在本实施例中，在工质的泄漏流向上，扩压叶片410依次具有第一端411和第二端412，扩压叶片410的第二端412顺从叶轮轮毂100的转动方向而倾斜，也可以理解为扩压叶片410的第一端411向叶轮轮毂100转动方向的反向倾斜，即工质由相邻扩压叶片410之间间隙流出的方向与叶轮轮毂100的转动方向的趋势一致，若叶轮轮毂100逆时针转动，则扩压叶片410为如图2所示的倾斜设置，可以理解，若叶轮轮毂100顺时针转动，则扩压叶片410的倾斜方向则相反。

作为一个可选实施例，封严部400与封严篦齿300之间设置有封严肋条500；封严肋条500设置于叶轮轮毂100，封严肋条500能够随叶轮轮毂100的转动而转动。

在本实施例中，在工质的泄漏流向上，封严肋条500设置于封严部400与封严篦齿300之间，封严肋条500位于封严部400的出口，或者位于扩压器的出口。

在封严部400的作用下，工质的压力能转化为动能，工质流出封严部400后，工质的流速有一定的增加，而静压有一定的降低，随后工质与封严肋条500发生碰撞，工质的大部分动能被耗散掉，小部分动能转化为压力能。

作为一个可选实施例，封严肋条500为连续的环状结构，环绕叶轮轮毂100的轴向设置。

本实施例的封严肋条500为周向回转结构，在叶轮轮毂100的径向上将工质的动能耗散掉。

在本实施例中，对于封严肋条500的切面形状不作具体限定，封严肋条500的切面形状可为梯形或三角形等，在与工质碰撞后能够较大程度地消耗掉工质的动能即可。

并且，对于封严肋条500的径向高度不作具体限定，但应当在起到消耗工质动能的作用的同时，不妨碍其它部件的正常运行。

整体上，本实施例的离心压气机封严装置，考虑了叶轮与扩压器之间空腔内的摩擦作用，及工质泄露流动的方向，利用封严部400完成工质压力能向动能的转化，而后利用封严肋条500及封严篦齿300耗散掉工质的动能，实现降低封严篦齿300前的静压，使得封严篦齿300前后的压差得到大幅降低，提升封严效果，减少泄露流动，减小离心压气机的效率损失，提高离心压气机的效率。

本发明实施例还提供一种离心压气机，包括上述实施例的离心压气机封严装置。

在本实施例中，工质，如空气，进入离心压气机，流经叶轮600后压力大幅提升，而后进入无叶扩压器，由于上述实施例的离心压气机封严装置的设置，非常少部分气体经由叶轮600与无叶扩压器之间的间隙A泄漏到外界，大部分气体流出离心压气机，离心压气机的效率损失小。

本发明实施例还提供一种燃气轮机，包括上述实施例的离心压气机，离心压气机的效率较高，燃气轮机的整体效率也得到提升。

本领域内的技术人员应明白，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种离心压气机封严装置，其特征在于，包括设置于叶轮轮毂与扩压器本体之间的封严部；

在工质的泄漏流向上，所述封严部设置于封严篦齿的前方；

所述封严部设置于扩压器本体上，所述封严部具有环状结构，且所述封严部具有由宽变窄的工质通道，以将流经所述封严部的工质的压力能转化为动能。

2.根据权利要求1所述的离心压气机封严装置，其特征在于，所述封严部包括多个扩压叶片，所述多个扩压叶片设置于扩压器本体，且环绕叶轮轮毂的轴向设置。

3.根据权利要求2所述的离心压气机封严装置，其特征在于，所述多个扩压叶片间隔设置，相邻所述扩压叶片之间的间隙构成工质通道，在工质的泄漏流向上，相邻所述扩压叶片之间的间隙由宽变窄。

4.根据权利要求3所述的离心压气机封严装置，其特征在于，相邻所述扩压叶片的间距相同。

5.根据权利要求3所述的离心压气机封严装置，其特征在于，所述扩压叶片相对于叶轮轮毂的径向方向倾斜设置。

6.根据权利要求3或5所述的离心压气机封严装置，其特征在于，工质由相邻所述扩压叶片之间间隙流出的方向顺从叶轮轮毂的转动方向。

7.根据权利要求1所述的离心压气机封严装置，其特征在于，所述封严部与封严篦齿之间设置有封严肋条；

所述封严肋条设置于叶轮轮毂，所述封严肋条能够随叶轮轮毂的转动而转动。

8.根据权利要求7所述的离心压气机封严装置，其特征在于，所述封严肋条为连续的环状结构，环绕叶轮轮毂的轴向设置。

9.一种离心压气机，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的离心压气机封严装置。

10.一种燃气轮机，其特征在于，包括如权利要求9所述的离心压气机。

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