CS263795B1

CS263795B1 - Vane outlet throat

Info

Publication number: CS263795B1
Application number: CS877372A
Authority: CS
Inventors: Daniel Ing Csc Hanus; Lubos Ing Csc Janko; Jan Prof Dr Ing Drsc Jerie; Vaclav Ing Csc Rychetnik
Original assignee: Daniel Ing Csc Hanus; Lubos Ing Csc Janko; Jan Prof Dr Ing Drsc Jerie; Vaclav Ing Csc Rychetnik
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1987-10-12
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS737287A1

Abstract

Řešení se týká oboru lopatkových strojů. Průtočný průřez výstupního hrdla se za vstupním otvorem zvětšuje až do počáteční oblasti zakřivení kanálu výstupního hrdla. V oblasti největšího zakřivení zůstává konstantní nebo se zmenšuje. Směrem k výstupnímu otvoru se pak nemění.The solution relates to the field of bladed machines. The flow cross-section of the outlet throat increases behind the inlet opening up to the initial area of curvature of the outlet throat channel. In the area of greatest curvature it remains constant or decreases. It then does not change towards the outlet opening.

Description

Vynález se týká výstupního hrdla lopatkového stroje s mezikruhovým nebo prstencovým vstupním otvorem a alespoň jedním výstupním otvorem.The invention relates to an outlet throat of a turbomachine with an annular or annular inlet and at least one outlet.

Výstupní hrdla lopatkových strojů slouží obecně k odvádění pracovní látky od pracovní části stroje do výstupního potrubí, navazující části systému nebo do okolního prostředí.Generally, the outlet nozzles of the turbomachines are used to discharge the working substance from the working part of the machine to the outlet pipe, the downstream part of the system or the environment.

To je spojeno většinou se změnou směru proudu. Současně se snižuje rychlost proudící pracovní látky, aby se omezily energetické ztráty, k nimž ovšem vždy dochází. S rostoucími nároky na výkonnost lopatkových strojů, zvyěování jejich měrné výkonnosti a zvyšováni jejich účinnosti nabývají i ztráty ve výstupních hrdlech na významu.This is usually associated with a change in current direction. At the same time, the flow rate of the working fluid is reduced to reduce the energy losses that always occur. With increasing demands on the performance of turbomachines, increasing their specific performance and increasing their efficiency, the loss of output throats is gaining importance.

Výstupní hradla představují většinou část lopatkového stroje s výrazně prostorovým charakterem pohybu pracovní látky, jehož teoretické řešení naráží dosud na velké a v obecnosti nepřekonané potíže. Důsledkem toho je empirický návrh tvaru hrdel s hrubě přibližným využíváním zkušeností. Následkem jsou poměrně vysoké vlastní energetické ztráty hrdel převyšující výrazně ztráty vyvolávané třením na obtékaných plochách. Víření pracovní látky, k němuž v hrdlech dochází, způsobuje i velké zhoršení rovnoměrnosti proudu ve výstupním průřezu, jež nepříznivě ovlivňuje činnost i ztráty následujícího systému a zpětným vlivem působí dynamicky na pracovní části stroje.The output gates are usually part of a turbomachine with a distinctly spatial character of the movement of the working medium, whose theoretical solution encounters major and generally unsurpassed problems. The consequence is an empirical design of the neck shape with roughly approximate use of experience. This results in a relatively high intrinsic energy loss of the sockets, which significantly exceeds the frictional losses on the flowing surfaces. The swirling of the working substance, which occurs in the throats, also causes a large deterioration of the current uniformity in the outlet cross-section, which adversely affects the operation and losses of the following system and has a retroactive effect on the working part of the machine.

Uvedené nedostatky odstraňuje výstupní hrdlo lopatkového stroje s mezikruhovým nebo prstencovým vstupním otvorem a alespoň jedním výstupním otvorem podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že se průtočný průřez výstupního hrdla za vstupním otvorem zvětšuje až do počáteční oblasti zakřivení kanálu výstupního hrdla a v oblasti největšího zakřivení zůstává konstantní nebo se zmenšuje a dále je pak až k výstupnímu otvoru konstantní. Podle dalšího provedení se u napřímené výstupní části kanálu výstupního hdrla průtočný průřez směrem k výstupnímu otvoru zvětšuje.These drawbacks are overcome by the outlet throat of the turbomachine with an annular or annular inlet opening and at least one outlet opening according to the invention. It is based on the fact that the flow cross section of the outlet throat behind the inlet opening increases up to the initial curvature area of the outlet throat channel and remains constant or decreases in the area of greatest curvature, and is then constant up to the outlet opening. According to another embodiment, the flow cross section towards the outlet opening increases in the straightened outlet portion of the outlet shaft channel.

Základní výhoda vynálezu spočívá v tom, že se snižují energetické ztráty výstupních hrdel lopatkových strojů a jejich zpětné účinky na pracovní část stroje. Dochází ke snižováni kinetické energie proudu, zvyšuje se jeho rovnoměrnost a snižují se v důsledku toho energetické ztráty při průtoku a dochází k žádoucímu zvyšování statického tlaku pracovní látky.The main advantage of the invention is that the energy losses of the outlet throats of the turbomachines and their repercussions on the working part of the machine are reduced. The kinetic energy of the current is reduced, its uniformity increases and, consequently, the energy losses at the flow are reduced and the static pressure of the working substance is desirable.

Vynález je dále blíže popsán na dvou příkladech provedení podle připojených výkresů, kde obr. 1 naznačuje výstupní hrdlo s mezikruhovým vstupním průřezem a jedním výstupním průřezem obdélníkového tvaru a na obr. 2, 3, 4 je výstupní hrdlo 8 mezikruhovým vstupním průřezem a dvěma výstupními průřezy, v nárysu, bokorysu řez I-I a půdorysu řez X-II.DETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is described in greater detail below with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows an outlet throat with an annular inlet cross section and one rectangular outlet cross section; and FIGS. , in elevation, sectional elevation II and sectional elevation X-II.

Na obr. 1 je nakreslen vstupní otvor 2 mezikruhového tvaru v rovině kolmé k ose neznázorněného lopatkového stroje. Za tímto vstupním otvorem 2 je vytvořen kanál výstupního hrdla 2 omezený vnitřní rotační stěnou 2 a vnější rotační stěnou £. Tvořící linie těchto rotačních stěn 3, 4 končí v bodech koncového průřezu rotační části kanálu a jsou tvarově řešeny tak, aby se průtočný průřez ve směru se výrazněji neměnil. Poněvadž se v daném příkladu odvádí proud ves měru kolmém na osu stroje, musí být omezující plocha hrdla, která navazuje na jeho vstupní rotační část řešena jako obecně prostorově zakřivená plocha. Na tuto prostorově tvarovanou část se zmenšujícím se průtočným průřezem navazuje v popisovaném příkladu přímý kanál přibližně obdélníkového průřezu, jehož průřez opět narŮBtá ve směru proudu. Výstupní hrdlo 2 konči výstupním otvorem 2·FIG. 1 shows an inlet opening 2 of an annular shape in a plane perpendicular to the axis of a turbomachine (not shown). Behind this inlet opening 2 is formed an outlet throat channel 2 limited by an inner rotating wall 2 and an outer rotating wall 6. The forming lines of these rotary walls 3, 4 terminate at the end cross-sectional points of the rotary part of the channel and are designed in such a way that the flow cross-section in the direction does not change significantly. Since, in the example, the current is discharged perpendicular to the machine axis, the throat limiting area that follows its inlet rotating portion must be designed as a generally spatially curved surface. This spatially shaped portion with a decreasing flow cross-section is connected in the described example by a straight channel of approximately rectangular cross-section, whose cross-section increases again in the direction of flow. Outlet port 2 ends with outlet port 2 ·

Na obr. 2 je v opravé polovině naznačen pohled na výstupní hrdlo 6 se dvěma výstupními otvory 5 v osovém směru ve směru proudu, v levé polovině téhož obrázku je řez tímto hrdlem rovinou kolmou k ose stroje. Vstupní otvor 2 je mezikruhový, proud do výstupních otvorů 2 rozděluje náběžná část plochy 2. Obr. 3 znázorňuje v pravé polovině pohled na výstupní otvor 2 obdélníkového tvaru a v levé polovině je šikmý řez hrdlem rovinou naznačenou v obr. 2 I-II. V tomto řezu je patrná část náběžné plochý 2 a vstupní otvor 2· Obr. 4 je řez výstupním hrdlem 6 rovinou procházející osou stroje a osou výstupních otvorů 2·FIG. 2 shows in the repair half a view of the outlet throat 6 with two outlet openings 5 in the axial direction in the direction of the current; The inlet opening 2 is annular, the flow into the outlet openings 2 divides the leading part of the surface 2. FIG. 3 shows, in the right half, a view of the outlet opening 2 of a rectangular shape, and in the left half, the oblique section of the throat is the plane shown in FIGS. 2 I-II. In this section, a portion of the leading flat 2 and the inlet opening 2 are visible. 4 is a cross-sectional view of the outlet throat 6 through a plane passing through the machine axis and the axis of the outlet openings 2;

Omezující plocha výstupního hrdla 6 navazuje na vstupní mezikruhový otvor χ rotačními částmi, které vymezují kanál s průtočným průřezem zvětšujícím se ve směru proudu a přecházejí spojitě do obecně prostorově zakřivené plochy. Obecně prostorově zakřivená plocha se rozvíjí až do výstupních otvorů 5 tak, že její náběžná část plochy 2 rozděluje proud do obou výstupních otvorů 5 a narůstání v prostorově uvažovaného průtočného průřezu klesá až do záporných hodnot. Výsledný průtočný průřez se tedy v silně zakřivedné části výstupního hrdla 6 zmenšuje až do velikosti výstupních otvorů 5.The limiting surface of the outlet throat 6 adjoins the inlet annular opening χ by rotating portions which define a channel with a flow cross section increasing in the direction of flow and pass continuously into a generally spatially curved surface. Generally the spatially curved surface unfolds up to the outlet openings 5 such that its leading portion of the surface 2 distributes the current to both outlet openings 5 and the increase in the spatially considered flow cross section decreases to negative values. The resulting flow cross-section thus decreases in the heavily anchored portion of the outlet throat 6 up to the size of the outlet openings 5.

Popsané příklady ukazuji řešení výstupních hrdel ve dvou typických a častých případech. Podle typu, provedení lopatkového stroje a dalěích konstrukčních požadavků mohou být ovše okrajové podmínky pro návrh tvaru hrdla značně rozdílné. Vstupní průřez může být též prstencový s radiálním nebo diagonálním výtokem pracovní látky ze stroje, proud se může dělit! do většího počtu kanálů, které pracovní látku rozvádějí požadovaným způsobem nebo se opět spojují. Ve věech těchto případech se dosahuje rovnoměrného průtoku hrdlem a nízkých vlastních ztrát řešením tvaru omezujících ploch.The described examples show the solution of outlet throats in two typical and frequent cases. Depending on the type, design of the turbomachine and other design requirements, however, the boundary conditions for the design of the neck shape may vary considerably. The inlet cross-section can also be annular with radial or diagonal discharge of the working substance from the machine, the current can be divided! into a plurality of channels which distribute the working substance in the desired manner or re-join. In all these cases, uniform throat flow and low intrinsic losses are achieved by solving the shape of the limiting surfaces.

Claims

A turbomachine outlet throat with an annular or annular inlet opening and at least one outlet opening characterized in that the flow cross section of the outlet throat (6) behind the inlet opening (1) increases up to the initial curvature area of the outlet throat channel (6) and the greatest curvature remains constant or decreases and is then constant towards the outlet opening (5).

2. The outlet orifice according to claim 1, characterized in that the flow cross section towards the outlet orifice (5) increases in the straightened outlet portion of the outlet orifice channel (6).