CN1140791A - 轴流式涡轮机 - Google Patents

Abstract

本发明的轴流涡轮机，在机壳(3)内带有至少一个抽气室(7)，将通过抽气孔(6)排出一部分用于驱动涡轮机的工作介质。在抽气室(7)内的抽气孔(6)上设置有一个径向伸展的扩展器(23)。扩展器(23)由一抽气室(7)的抽气室壁(9)和一扩展器(20)构成。

Description

轴流式涡轮机

本发明涉及一种轴流式涡轮机，在机壳上带有至少一个抽气室，一部分用于驱动涡轮机的工作介质通过抽气孔排入该抽气室内。

这种用于轴流式涡轮机的抽气室是公知的。涡轮机主要由一个安装有涡轮叶片的涡轮和带有安装在其上的导向叶片的机壳构成。一组涡轮叶片总是与一组导向叶片交替变换。为了从涡轮机中抽出工作介质，在机壳内导向叶片列之间设置有抽气孔。工作介质通过该抽气孔可以到达设置在机壳内的环状的抽气室内。然后，工作介质由抽气室排出并被继续应用。当动能很高并成涡流状旋转的工作介质进入与抽气孔相比要长得多的抽气室内时，动能实际上已完全耗尽。由于剧烈旋转和良好的热传导，还要附加另外的高热流的能量损耗。在CH661319A5中抽气孔为扩散器结构，其中至少有一抽气孔壁是斜切的。但该扩散器的出口半径与入口半径的比很小，以致不足以除去剧烈旋转流的旋转分量。因而实际的回收系数很低。回收系数用0和1间的一个数值表示，说明回收动能的分量。另外流入抽气孔的非均匀性会导致气流在短的扩散器中完全解除流动，使回收系数降到零。

本发明的目的在于避免在带有机壳内上述方式的抽气室的轴流式涡轮机中抽气室内的能量损耗。

依照本发明，该目的是通过在抽气室内部抽气孔上设置一基本径向伸展的扩散器实现的。

本发明的优点在于通过选定的扩散器的径向伸展和扩散器长的有效长度来可靠地涂去流动速度的法线分量和切线分量。所以扩散器是坚固的，即对抽气孔上的流入条件不敏感。

如果在扩散器出口前安装一个导向栅，则特别在半径比较小的情况时是有益的。这样完全可以解除切线速度，从而可实现尽可能大的回收系数。

如果采用抽气室的流出侧的壁作为扩散器壁，则是特别有益的，这是因为这时所产生的流经室壁的热流最小。此外，因为仅需制备一个扩散器壁，所以制做花费小。

在附图中对照一双流低压—蒸气涡轮机对本发明的实施例做了说明。

图1是蒸气涡轮机的局部纵剖面图；

图2是图1中的部分II的放大图；

图3是扩散器导向栅的局部展开图。

图中仅示出为便于理解本发明的主要部件。例如并未示出蒸气输入和蒸气输出及轴承。工作介质的流向用箭头标示。

参见图1，涡轮1由焊接在一起的带有涡轮叶片2的轴盘构成，涡轮叶片2设置在多个列10、11、12和13上。涡轮1由机壳3包封，机壳在轴向上分成两部分并由图中未示出的凸缘连接在一起。在机壳3内，与涡轮叶片2相应的导向叶片4设置在多个列14、15、16和17上。

蒸气经图中未示出的蒸气输送管路进入机壳3内的环形入口通道5。该圆环用于使蒸气顺利地导向并到达蒸气涡轮机的两个气流，在经涡轮叶片2将能量传导给涡轮1后，蒸气被排出。

在导向叶片列15和16之间和导向叶片列16和17之间设有抽气孔6。蒸气经过缝隙状的环流抽气孔6排入围绕机壳的、成环状的抽气室7内。通过抽气孔的相应位置排出的是具有一定温度和压力的蒸气。排出的蒸气积聚在抽气室7内并接着通过一图中未示出的抽气管路排出。例如，可以把抽出的蒸气用于对蒸气回路中供水的加热。

在图2中紧贴抽气孔6在抽气室7内设置有一扩展器壁20，该扩展器壁20与流出侧抽气室壁9共同构成带有扩展器出口26的扩展器23的限界。流出侧抽气室壁9及导向叶片4基部上的温度基本与抽气蒸气的温度相当。为固定扩展器壁20在抽气孔6上备有一环状导向槽21并且在筋8处备有一导向槽22。多个筋8均匀地分布在机壳3的圆周上。

扩展器20与由两部分组成的机壳3相适合，并分成两部分制做，例如采用一块钢板通过金属加工制做。这样就可以把扩展器壁20沿导向槽21和22旋入。

扩展器23的有效长度L与抽气孔6的抽气宽度H的长度比为L/H、出口半径R2与入口半径R1的半径比为R2/R1，以及扩展器出口26处的出口面积A2与抽气孔6的入口面和A1的面积比为A2/A1。有效长度L与抽气宽度H的比最好至少为10(L/H＞10)，以便在很大程度上消除入流速度的法线分量和切线分量。在图2中选用的有效长度L与抽气宽度H的比大于15，以便实现尽可能大的回收系数。扩展器23径向延伸很长，因而造成半径比R2/R1＞1.3。这样就造成与抽气缝隙6处的入口—切线速度相比，在扩展器出口处26的扩展器23气流的出口—切线速度有所降低。通常，还要根据对一个无分解的扩展器的已知条件选择出口截面A2与入口截面A1的比。例如，当有效长度L与抽气宽度H的比至少为10时，出口截面A2与入口截面A1的面积比约为3或大于3。例如当与抽气室壁9等距设置扩展器壁20时，将不可能实现所需要的面积比A2/A1，此时导向槽22可设置在距抽气室壁9或远或近的位置。这样就可以实现出口截面与入口截面的任意比。

在扩展器23的扩展器出口的扩展器壁20上，可附加设置一个导向栅24。它的作用在于消除剩余的切线速度。因此，将导致进一步提高压力回收和降低抽气室内的热传导。

如图3所示，导向栅24由叶片栅25构成，图示的叶片栅的外形仅仅是举例。确切地说这种叶片栅25可以采用钢板制成。在将扩展器壁20旋入安装在抽气室7内之前，先将叶片栅固定在，确切地说通过焊接或铆接在扩散器壁20上。

由于在抽气室7内装有的扩展器，因而避免了过去存在的大量的能量损耗。下面将对照概算对比点加以说明。下述输入蒸气的条件适用于上述扩展器：

—输入压力      ≌250毫巴

—输入热含量    ≌2600千焦耳/公斤

—输入速度      ≌250米/秒

这样就得出每个不具有扩展器23的抽气室的抽气能量损耗为180千瓦。在一个带有3个抽气室7的双流低压—蒸气涡轮机中，这相当于1兆瓦的能量损耗。此外，采用扩展器23还可避免由于正旋转的气流和由此导致热传导降低造成的其它的不能定量的抽气能量损耗。

本发明并不只限定在上述的实施例上。在抽气室内安装扩展器适用于任何抽气室内具有高流体能量的轴流式涡轮机。也可用两个扩展器壁构成扩展器，而不必供用抽气室壁。另外，当然也可以采用其它任意的手段实现扩展器壁固定的设计。导向栅的设计(导向角、筋长和相对间距)和定位由扩展器出口顺流侧的实时流决定。

    附图标记对照表1        涡轮2        涡轮叶片3        机壳4        导向叶片5        入流通道6        抽气孔7        抽气室8        肋9        抽气室壁，流出侧10-13    涡轮叶片一列14-17    导向叶片一列20    扩展器壁21    抽气孔导向槽22    筋导向槽23    扩展器24    导向栅25    叶栅26    扩展器出口A1    入口面积A2    出口面积L     有效长度H     抽气宽度R1    入口半径R2    出口半径

Claims (7)

1.轴流式涡轮机，在机壳(3)内至少带有一个抽气室(7)，一部分用于驱动涡轮机的工作介质通过抽气孔(6)排入该抽气室内，其特征在于：在抽气室(7)内部的抽气孔(6)上设置有一个基本径向伸展的扩展器(23)，扩展器(23)的出口半径(R2)与入口半径(R1)的半径比(R2/R1)大于1.3(R2/R1＞1.3)，并且主要通过有效长度(L)和抽气宽度(H)描述扩展器，其中有效长度(L)与抽气宽度(H)的比至少为10(L/H≥10)。

2.依照权利要求1的轴流式涡轮机，其特征在于：在扩展器(23)的出口(26)处设置有一个导向栅(24)。

3.依照权利要求1的轴流式涡轮机，其特征在于：扩展器(23)由一抽气室(7)的壁(9)和一扩展器壁(20)构成。

4.依照权利要求3的轴流式涡轮机，其特征在于：扩展器壁(20)置入抽气室(7)内。

5.依照权利要求4的轴流式涡轮机，其特征在于：扩展器壁(20)通过导向槽(21、22)固定在抽气室(7)内。

6.依照权利要求3的轴流式涡轮机，其特征在于：抽气室壁(9)是流出侧抽气室壁。

7.依照权利要求3的轴流式涡轮机，其特征在于：导向栅(24)设置在扩展器壁(20)上。

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