EP0276448B1 - Dispositif d'échappement d'une turbine à gaz, constitué d'un diffuseur de jets - Google Patents

Dispositif d'échappement d'une turbine à gaz, constitué d'un diffuseur de jets Download PDF

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EP0276448B1
EP0276448B1 EP87118618A EP87118618A EP0276448B1 EP 0276448 B1 EP0276448 B1 EP 0276448B1 EP 87118618 A EP87118618 A EP 87118618A EP 87118618 A EP87118618 A EP 87118618A EP 0276448 B1 EP0276448 B1 EP 0276448B1
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EP
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turbine
exhaust
orifices
basket
diffuser
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Jacques Rigault
Pierre Bonnet
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Alstom Holdings SA
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Vibrachoc SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
    • F15D1/04—Arrangements of guide vanes in pipe elbows or duct bends; Construction of pipe conduit elements for elbows with respect to flow, e.g. for reducing losses of flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2200/00—Mathematical features
    • F05D2200/20—Special functions
    • F05D2200/23—Logarithm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/10—Two-dimensional
    • F05D2250/19—Two-dimensional machined; miscellaneous
    • F05D2250/191—Two-dimensional machined; miscellaneous perforated

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust device for a gas turbine, installed between the outlet of the rectifier stage of this turbine and an exhaust duct.
  • the object of the present invention is to ensure, at the outlet of the turbine, a better profile of the speeds of the exhaust gases.
  • This object is achieved by providing a diameter of the orifices which decreases logarithmically as one moves away from the turbine outlet.
  • the present invention relates to an exhaust device of a gas turbine, installed between the outlet of the rectifier stage of this turbine and an exhaust sheath, consisting of a jet diffuser basket whose axis is confused with that of the turbine, the section of the orifices in the circumference of this basket varying decreasingly as one moves away from the turbine outlet, characterized in that this section varies logarithmically.
  • an exhaust sheath 10 envelops the end of an exhaust tube 1 of a gas turbine.
  • Another tube 1A of this turbine allows the passage of a transmission shaft, and straightening vanes 5 are installed in the gas passage, between the tube 1 and the tube 1A.
  • This cylindrical basket or possibly conical, is closed by a profiled annular bottom 21 comprising a cuff 22 fitted on a tube 6.
  • the annular shape of this basket allows the transmission shaft of a single-shaft turbine passing through, and in this case, the the downstream end of the basket is closed by a crown 23.
  • This basket is pierced with orifices 25, the average diameter of the orifices and the perforation rate of this basket being defined as a function of the turbine characteristics.
  • orifices may not be distributed over the entire circumference of the basket, that is to say over the major part thereof, approximately 270 ° in order to protect a particular area, such as the bottom 10A of the sheath 10 , for example.
  • the diameters of the orifices have a variable section according to their position along the axis of the basket and the perforation is of the type with logarithmic variation to take into account both the dynamic pressure due to gas, the background effect, the residual thrust and natural jet rotation.
  • This log perforation is adapted to each type of turbine as a function of the flow rate of the annular turbine section and the length of the basket.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif d'échappement d'une turbine à gaz, installé entre la sortie de l'étage redresseur de cette turbine et une gaine d'échappement.
  • On connaît, selon le document US 4 180 141, un tel dispositif d'échappement d'une turbine à gaz. Ce dispositif est constitué d'un diffuseur de jets, et son axe est confondu avec l'axe de la turbine. La section des orifices de ce diffuseur varie de manière décroissante au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la sortie turbine, mais la décroissance est linéaire de sorte que le profil des vitesses des gaz sortant de ces orifices n'est pas homogène.
  • La présente invention a pour but d'assurer, à la sortie de la turbine, un meilleur profil des vitesses des gaz d'échappement.
  • Ce but est atteint par le fait de prévoir un diamètre des orifices qui décroît de manière logarithmique au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la sortie turbine.
  • La présente invention a pour objet un dispositif d'échappement d'une turbine à gaz, installé entre la sortie de l'étage redresseur de cette turbine et une gaine d'échappement, constitué d'un panier diffuseur de jets dont l'axe est confondu avec celui de la turbine, la section des orifices dans la circonférence de ce panier variant de manière décroissante au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la sortie turbine, caractérisé en ce que cette section varie logarithmiquement.
  • Il est décrit ci-après, en référence à la figure unique annexée, et à titre d'exemple, un dispositif d'échappement selon l'invention.
  • Dans cette figure unique, une gaine d'échappement 10 enveloppe l'extrémité d'un tube d'échappement 1 d'une turbine à gaz. Un autre tube 1A de cette turbine permet le passage d'un arbre de transmission, et des aubages de redressement 5 sont intallés dans le passage des gaz, entre le tube 1 et le tube 1A.
  • Un diffuseur de jets 20, appelé aussi panier diffuseur, est monté sur le tube d'échappement 1, donc entre la sortie de l'étage redresseur 5 et la gaine 10. Ce panier cylindrique, ou éventuellement conique, est fermé par un fond annulaire profilé 21 comportant une manchette 22 ajustée sur un tube 6. La forme annulaire de ce panier permet un passage de l'arbre de transmission d'une turbine à arbre unique traversant, et dans ce cas, l'extrémité aval du panier est fermée par une couronne 23.
  • Dans le cas d'une turbine à deux arbres, aucun arbre ne traverse le panier et la couronne 23 est alors remplacée par un disque plein.
  • Ce panier est percé d'orifices 25, le diamètre moyen des orifices et le taux de perforation de ce panier étant définis en fonction des caractéristiques turbine.
  • Ces orifices 25 sont répartis sur la totalité de la circonférence du panier et projettent les gaz par multi-jets tout autour de ce panier, assurant ainsi un débit annulaire homogène et une vitesse d'éjection constante dans toutes les directions radiales, perpendiculaires au plan de sortie. Dans ces conditions, c'est la totalité de la surface d'éjection des gaz, donc du panier perforé, qui est concernée par le débit de la turbine. En conséquence, les vitesses d'éjection sont beaucoup plus faibles et la gaine d'échappement placée en aval est parfaitement alimentée, sans survitesses ni décollement, d'où une meilleure efficacité.
  • Ces orifices peuvent ne pas être répartis sur toute la circonférence du panier, c'est-à-dire sur la majeure partie de celle-ci, environ 270° dans le but de protéger une zone particulière, comme le fond 10A de la gaine 10, par exemple.
  • Les diamètres des orifices ont une section variable suivant leur position le long de l'axe du panier et la perforation est du type à variation logarithmique pour tenir compte à la fois de la pression dynamique due gaz, de l'effet de fond, de la poussée résiduelle et de la rotation naturelle du jet.
  • Cette perforation logarithmique est adaptée à chaque type de turbine en fonction du débit de la section annulaire turbine et de la longueur du panier.

Claims (3)

1. Dispositif d'échappement d'une turbine à gaz, installé entre la sortie de l'étage redresseur (5) de cette turbine et une gaine d'échappement (10), constitué d'un panier (20) diffuseur de jets dont l'axe est confondu avec celui de la turbine, la section des orifices (25) dans la circonférence de ce panier variant de manière décroissante au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la sortie turbine, caractérisé en ce que cette section varie logarithmiquement.
2. Dispositif d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices (25) sont répartis sur la totalité de la circonférence du diffuseur (20).
3. Dispositif d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices (25) sont répartis sur la majeure partie de la circonférence du diffuseur (20).
EP87118618A 1986-12-18 1987-12-15 Dispositif d'échappement d'une turbine à gaz, constitué d'un diffuseur de jets Expired - Lifetime EP0276448B1 (fr)

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EP0276448A1 EP0276448A1 (fr) 1988-08-03
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BR (1) BR8706890A (fr)
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