CN212428954U - 一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，属于燃气轮机技术领域。本实用新型研发目的是为了解决不同转速下的燃气发生器透平很难设计，采用等转速设计的问题。包括包括下子午流道和上子午流道；其中，下子午流道由第一级静叶的下端壁、第一级动叶的的下端壁、第二级静叶的下端壁和第二级动叶的下端壁构成，实现20‑30MW级中小燃气轮机二级燃气发生器透平子午流道设计，提供了不同转速下的子午流道结构，同时设计具有极高的气动效率，减少系统的复杂性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，属于燃气轮机技术领域。
背景技术
燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机，燃气轮机的子午流道是气体流进流出的通道。目前，对于中小燃气轮机机组，一般转速都很高且两级转速不一致，提高其循环效率的一个有效方法是提高燃气透平的气动效率，而提高透平效率不仅需要先进的叶片设计，还需要合理的子午流道结构。对于中小燃气轮机，目前没有针对中小燃气轮机不同转速的燃气发生器透平的子午流道结构设计。
因此，亟需提出一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，以解决上述技术问题。
实用新型内容
本实用新型研发目的是为了解决不同转速下的燃气发生器透平很难设计，采用等转速设计的问题，在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。
本实用新型的技术方案：
一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，包括下子午流道和上子午流道；
其中，下子午流道由第一级静叶的下端壁、第一级动叶的的下端壁、第二级静叶的下端壁和第二级动叶的下端壁构成；
上子午流道由第一级静叶的上端壁、第一级动叶的的上端壁、第二级静叶的上端壁和第二级动叶的上端壁构成；
下子午流道和上子午流道在对应叶片端壁处与参照轴分别成角度α和β，第二级静叶和第二级动叶顶部采用圆弧过渡结构。
优选的：第一级静叶的下端壁与参照轴形成的角度α1为0°，第一级静叶的上端壁与参照轴形成的角度β1为8.7°-9.2°。
优选的：第一级动叶的的下端壁与参照轴形成的角度α2为3.9°-4.3°，第一级动叶的的上端壁与参照轴形成的角度β2为9.8°-10.4°。
优选的：第二级静叶的下端壁由圆弧R1和圆弧R2组成，圆弧R1半径为90-100mm，圆弧R2半径为95-105mm，第二级静叶的上端壁由圆弧R3和圆弧R4组成，圆弧R3半径为58-64mm，圆弧R4半径为58-60mm。
优选的：第二级动叶的上端壁由圆弧R5和圆弧R6组成，圆弧R5半径为30-35mm，圆弧R6半径为30-35mm，第二级动叶的下端壁与参照轴形成的角度α3为0°。
优选的：进气侧的下子午流道和上子午流道之间的最大高度为L1，出气侧的下子午流道和上子午流道之间的最大高度L2，L1与L2的比值为0.53-0.58。
优选的：下子午流道和上子午流道的长度为L3,L1与L3的比值为0.25-0.27。
本实用新型具有以下有益效果：
适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构设计选取合理的角度、进出口高度比、进口高度与轴向长度比，合适的圆弧半径，实现20-30MW级中小燃气轮机二级燃气发生器透平子午流道设计，提供了不同转速下的子午流道结构，同时设计具有极高的气动效率，减少系统的复杂性。
附图说明
图1是一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构的结构示意图；
图中1-下子午流道，2-上子午流道，3-第一级静叶，4-第一级动叶的，5-第二级静叶， 6-第二级动叶。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
本实用新型所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，包括下子午流道1和上子午流道2；
其中，下子午流道1由第一级静叶3的下端壁、第一级动叶4的下端壁、第二级静叶5的下端壁和第二级动叶6的下端壁构成；
上子午流道2由第一级静叶3的上端壁、第一级动叶4的上端壁、第二级静叶5的上端壁和第二级动叶6的上端壁构成；
下子午流道1和上子午流道2在对应叶片端壁处与参照轴分别成角度α和β，第二级静叶5和第二级动叶6顶部采用圆弧过渡结构，本设计提供了不同转速下的子午流道结构，同时设计具有极高的气动效率，结构简单，减少系统的复杂性。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，第一级静叶3的下端壁与参照轴形成的角度α1为0°，第一级静叶3的上端壁与参照轴形成的角度β1为8.7°-9.2°，高温燃气由燃烧室进入燃气发生器透平叶片依次经过级动静叶片，其中高温燃气进入第一级静叶片角度α1和β 1，第一级静叶3的上端壁采用收缩形式主要是与透平效率和材料强度有关。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，第一级动叶4的下端壁与参照轴形成的角度α2为3.9° -4.3°，这样的结构设计保证气流扩张和流场的稳定，第一级动叶4的上端壁与参照轴形成的角度β2为9.8°-10.4°，高温燃气经过第一级静叶3后进入第一级动叶4做功。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，第二级静叶5的下端壁由圆弧R1和圆弧R2组成，圆弧 R1半径为90-100mm，圆弧R2半径为95-105mm，第二级静叶5的上端壁由圆弧R3和圆弧 R4组成，圆弧R3半径为58-64mm，圆弧R4半径为58-60mm。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，第二级动叶6的上端壁由圆弧R5和圆弧R6组成，圆弧 R5半径为30-35mm，圆弧R6半径为30-35mm，第二级动叶6的下端壁与参照轴形成的角度α3为0°，保证出口气流的均匀。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，进气侧的下子午流道1和上子午流道2之间的最大高度为L1，出气侧的下子午流道1和上子午流道2之间的最大高度L2，L1与L2的比值为 0.53-0.58。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，下子午流道1和上子午流道2的长度为L3,L1与L3的比值为0.25-0.27，L1与L3的比值和L1与L2的比值需要满足一定的范围，叶片的数量可根据具体情况调整。
实施例1：第一级静叶3的上端壁、第一级动叶4的上端壁、第二级静叶5的上端壁和第二级动叶6
高温燃气由燃烧室进入燃气发生器透平叶片依次经过各级动静叶片；
其中高温燃气进入第一级静叶3角度α1为0°和β1为8.7°-9.2°，进口上端壁采用收缩形式主要是与透平效率和材料强度有关，出口下端壁采用与轴线平行，保证出口气流的均匀；
高温燃气经过第一级静叶3后进入第一级动叶4做功，叶片上下端壁处子午流道与中心线形成的角度α2为3.9°-4.3°和β2为9.8°-10.4°，这样的结构设计保证气流扩张和流场的稳定；
高温燃气依次经过第二级静叶5和第二级动叶6，第二级静叶5上下端壁采用圆弧设计，R1尺寸为90-100mm，R2尺寸为95-105mm，R3尺寸为58-64mm，R4尺寸为58-60mm，第二级动叶6下端壁处子午流道与中心线形成的角度α3为0°，上端壁为圆弧设计，R5 尺寸为30-35mm，R6尺寸为30-35mm；
进出口高度比、进口高度与轴向长度比需要满足一定的范围，保证各叶片轴向长度的同时减少损失，进口高度L1与出口高度L2的比值为0.53-0.58之间，进口高度L1与轴向长度L3的比值为0.25-0.27之间；
其中，第一级静叶3、第一级动叶4、第二级静叶5和第二级动叶6的叶片数量可根据具体情况调整。
需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本实用新型不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本实用新型所公开。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
Claims (7)
1.一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，其特征在于：包括下子午流道(1)和上子午流道(2)；
其中，下子午流道(1)由第一级静叶(3)的下端壁、第一级动叶(4)的下端壁、第二级静叶(5)的下端壁和第二级动叶(6)的下端壁构成；
上子午流道(2)由第一级静叶(3)的上端壁、第一级动叶(4)的上端壁、第二级静叶(5)的上端壁和第二级动叶(6)的上端壁构成；
下子午流道(1)和上子午流道(2)在对应叶片端壁处与参照轴分别成角度α和β，第二级静叶(5)和第二级动叶(6)顶部采用圆弧过渡结构。
2.根据权利要求1所述的一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，其特征在于：第一级静叶(3)的下端壁与参照轴形成的角度α1为0°，第一级静叶(3)的上端壁与参照轴形成的角度β1为8.7°-9.2°。
3.根据权利要求1所述的一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，其特征在于：第一级动叶(4)的下端壁与参照轴形成的角度α2为3.9°-4.3°，第一级动叶(4)的上端壁与参照轴形成的角度β2为9.8°-10.4°。
4.根据权利要求1所述的一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，其特征在于：第二级静叶(5)的下端壁由圆弧R1和圆弧R2组成，圆弧R1半径为90-100mm，圆弧R2半径为95-105mm，第二级静叶(5)的上端壁由圆弧R3和圆弧R4组成，圆弧R3半径为58-64mm，圆弧R4半径为58-60mm。
5.根据权利要求1所述的一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，其特征在于：第二级动叶(6)的上端壁由圆弧R5和圆弧R6组成，圆弧R5半径为30-35mm，圆弧R6半径为30-35mm，第二级动叶(6)的下端壁与参照轴形成的角度α3为0°。
6.根据权利要求1所述的一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，其特征在于：进气侧的下子午流道(1)和上子午流道(2)之间的最大高度为L1，出气侧的下子午流道(1)和上子午流道(2)之间的最大高度L2，L1与L2的比值为0.53-0.58。
7.根据权利要求1或6所述的一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构，其特征在于：下子午流道(1)和上子午流道(2)的长度为L3,L1与L3的比值为0.25-0.27。
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| CN202021122822.4U CN212428954U (zh) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | 一种适用于中小燃机的燃气发生器透平子午流道结构 |
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