新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪的制作方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實用新型專利是一種新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪，它可以廣泛應(yīng)用燃?xì)廨啓C裝置和旋轉(zhuǎn)機械等技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]自二十世紀(jì)七十年代以來，由于燃?xì)廨啓C裝置的優(yōu)越性能，同時具有體積小、功率密度大、啟動快、維護(hù)方便等特點，在工業(yè)調(diào)峰發(fā)電、壓縮天然氣輸送管路、海上平臺和燃-蒸聯(lián)合循環(huán)電站等領(lǐng)域上得到了廣泛的應(yīng)用。
[0005]無論是作為機械驅(qū)動的燃?xì)廨啓C，還是作為發(fā)電用燃?xì)廨啓C，它是由壓氣機、燃燒室和渦輪三大部件組成，它可以看成是能夠連續(xù)不斷地產(chǎn)生具有一定壓力和溫度燃?xì)獾膯卧ǔ?，燃?xì)廨啓C又可分為單轉(zhuǎn)子和多轉(zhuǎn)子燃?xì)廨啓C，多轉(zhuǎn)子燃?xì)廨啓C是指雙轉(zhuǎn)子和三轉(zhuǎn)子燃?xì)廨啓C，低壓壓氣機與低壓渦輪裝配在一個低壓轉(zhuǎn)子上，高壓壓氣機與高壓渦輪裝配在一個高壓轉(zhuǎn)子上，這時低壓渦輪與高壓渦輪分別安裝在不同的兩個轉(zhuǎn)子上，動力渦輪是一個獨立的動力渦輪轉(zhuǎn)子，這種結(jié)構(gòu)的燃?xì)廨啓C被稱為三轉(zhuǎn)子燃?xì)廨啓C，此時渦輪是由低壓渦輪、高壓渦輪和動力渦輪組成；渦輪是由渦輪靜子導(dǎo)向葉片(簡稱導(dǎo)葉)、渦輪轉(zhuǎn)子葉片(簡稱動葉)、機匣、渦輪盤、渦輪轉(zhuǎn)子軸、軸承等組成，渦輪導(dǎo)葉與機匣裝配在一起組成靜止部件，而動葉與渦輪盤和渦輪轉(zhuǎn)子軸裝配在一起組成一個轉(zhuǎn)動部件，為了實現(xiàn)高溫高壓燃?xì)馀蛎浖铀佾@得動能，以很大的速度沖擊動葉，這時單位質(zhì)量的燃?xì)鈱Ω邏簻u輪、低壓渦輪和動力渦輪的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生動量矩，從而實現(xiàn)將燃?xì)馑哂械哪芰哭D(zhuǎn)換為渦輪轉(zhuǎn)子上的機械會K。
[0006]但是這種三轉(zhuǎn)子渦輪的一個共同特點就是:當(dāng)氣流在低壓渦輪、高壓渦輪以及動力渦輪的流道內(nèi)流動時對動葉產(chǎn)生的作用力使得低壓渦輪、高壓渦輪和動力渦輪都沿某一個方向旋轉(zhuǎn)，這樣使得動力渦輪導(dǎo)葉、低壓渦輪導(dǎo)葉及動葉的稠度較大，且低壓渦輪導(dǎo)葉的折轉(zhuǎn)角較大，級間的壓力損失較大和冷卻渦輪導(dǎo)葉的空氣量較多等不利因素。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0008]為了解決上述問題，本實用新型的任務(wù)是提供一種新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪。
[0009]本實用新型為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪，包括低壓渦輪、高壓渦輪和動力渦輪，低壓渦輪安裝在一個低壓轉(zhuǎn)子上，高壓渦輪安裝在高壓轉(zhuǎn)子上，動力渦輪是一個獨立的動力渦輪轉(zhuǎn)子，低壓渦輪動葉與高壓渦輪動葉的安裝角方向相反，低壓渦輪動葉與高壓渦輪導(dǎo)葉的安裝角方向相同，低壓渦輪導(dǎo)葉與高壓渦輪動葉的安裝角方向相同；
[0010]動力渦輪是一個獨立的轉(zhuǎn)子且與負(fù)載是機械連接，動力渦輪導(dǎo)葉與低壓渦輪動葉安裝角方向相同，動力渦輪動葉與低壓渦輪導(dǎo)葉安裝角方向相同，從而得到一種新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪。
[0011]通過改變低壓渦輪導(dǎo)葉的葉型，使氣流在流過低壓渦輪導(dǎo)葉后僅發(fā)生較小的轉(zhuǎn)折，流入低壓渦輪動葉流道內(nèi)，氣流對低壓渦輪動葉所產(chǎn)生的作用力迫使低壓渦輪轉(zhuǎn)子沿著一個方向旋轉(zhuǎn)，而氣流對高壓渦輪動葉所產(chǎn)生的作用力迫使高壓轉(zhuǎn)子沿著另一個方向旋轉(zhuǎn)，隨后氣流在流入動力渦輪導(dǎo)葉時發(fā)生較小的轉(zhuǎn)折，氣流對動力渦輪動葉所產(chǎn)生的作用力迫使動力渦輪轉(zhuǎn)子沿著與高壓轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同的方向旋轉(zhuǎn)，即實現(xiàn)高壓渦輪與低壓渦輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，高壓渦輪與動力渦輪的旋轉(zhuǎn)方向相同。
[0012]本實用新型具有如下有益效果:由于采用上述技術(shù)方案，實現(xiàn)了低壓渦輪與高壓渦輪的旋轉(zhuǎn)方向相反、動力渦輪與高壓渦輪的旋轉(zhuǎn)方向相同的新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪，通過減少低壓渦輪導(dǎo)葉和動力渦輪導(dǎo)葉的數(shù)量，可以減少低壓渦輪導(dǎo)葉級間的壓力損失、冷卻渦輪的空氣量、設(shè)備重量及機匣上所受到的合力矩。
[0013]【附圖說明】:
[0014]圖1是新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0015]圖2是本實用新型新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪的葉柵流道簡圖，沿著空氣流動方向(由左至右)看，來假設(shè)轉(zhuǎn)動方向。
[0016]在圖2中，高壓渦輪導(dǎo)葉11前的截面用0-0表示，高壓渦輪動葉13前的截面用
1-1表示，高壓渦輪動葉13后的截面用2-2表示，低壓渦輪動葉14前的截面用3-3表示，低壓渦輪動葉14后的截面用4-4表示，動力渦輪導(dǎo)葉19前的截面用9-9表示，動力渦輪動葉20前的截面用10-10表示，動力渦輪動葉20后的截面用11-11表示。
[0017]圖中箭頭表示氣流的速度矢量，也表示高壓渦輪動葉(13)、低壓渦輪動葉(14)、動力渦輪動葉(20)的旋轉(zhuǎn)方向。
[0018]圖中字母a i表示氣流絕對速度與截面1-1氣流牽連速度的夾角
[0019]β i表示氣流相對速度與截面1-1氣流牽連速度的夾角
[0020]ci表示氣流在截面1-1的絕對速度
[0021]wi表示氣流在截面1-1的相對速度
[0022]ui表示氣流在截面1-1的牽連速度
[0023]圖中3-高壓渦輪，4-低壓渦輪，5-動力渦輪，6-低壓轉(zhuǎn)子，8_高壓轉(zhuǎn)子，9_動力渦輪轉(zhuǎn)子，10-負(fù)載，11-高壓渦輪導(dǎo)葉，12-低壓渦輪導(dǎo)葉，13-高壓渦輪動葉，14-低壓渦輪動葉，19-動力渦輪導(dǎo)葉，20-動力渦輪動葉。
[0024]【具體實施方式】:
[0025]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明:
[0026]由圖1結(jié)合圖2所示，新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪，包括低壓渦輪4、高壓渦輪3和動力渦輪5，低壓渦輪4安裝在低壓轉(zhuǎn)子6上，高壓渦輪3安裝在高壓轉(zhuǎn)子8上，動力渦輪5是一個獨立的動力渦輪轉(zhuǎn)子9，每排渦輪動葉和導(dǎo)葉相對于燃?xì)廨啓C中心線均有一定的安裝角，當(dāng)氣流流過導(dǎo)葉時改變氣流方向，流過動葉時氣動力作用于動葉，從而使動葉繞軸旋轉(zhuǎn)，低壓渦輪動葉14與高壓渦輪動葉13的安裝角方向相反，低壓渦輪動葉14與高壓渦輪導(dǎo)葉11的安裝角方向相同，低壓渦輪導(dǎo)葉12與高壓渦輪動葉13的安裝角方向相同；
[0027]動力渦輪是一個獨立的動力渦輪轉(zhuǎn)子9且與負(fù)載10是機械連接，動力渦輪導(dǎo)葉19與低壓渦輪動葉14安裝角方向相同，動力渦輪動葉20與低壓渦輪導(dǎo)葉12安裝角方向相同，從而得到一種新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪。
[0028]從燃燒室中流出的高溫燃?xì)馐且阅骋凰俣菴O流向高壓渦輪導(dǎo)葉11，即氣流從截面0-0流至截面1-1，氣流方向從αο變?yōu)棣?1，速度由c0增加到cl ;然后氣流以相對氣流角β I和相對氣流速度ff I進(jìn)入高壓渦輪動葉13中，在此轉(zhuǎn)彎膨脹后流至截面2-2，燃?xì)庖韵鄬饬鹘铅?2和相對氣流速度w 2流出，這時氣流的速度由Cl變?yōu)閏2，氣流對高壓渦輪動葉所產(chǎn)生的作用力使得高壓轉(zhuǎn)子10沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)；
[0029]燃?xì)庥忠阅骋凰俣菴l沿著α 2氣流方向流向低壓渦輪導(dǎo)葉12，即氣流從截面
2-2流進(jìn)低壓渦輪導(dǎo)葉12，氣流在此僅發(fā)生較小的折轉(zhuǎn)后從截面3-3流出，這時氣流的流動方向從α 2變到α 3，速度由cl變?yōu)閏3 ;然后氣流以相對氣流角β 3和相對氣流速度w 3進(jìn)入低壓渦輪動葉14中，轉(zhuǎn)彎膨脹后以相對氣流角β 4和相對氣流速度W 4從截面4-4流出，這時氣流的速度由c3變?yōu)閏4，氣流對低壓渦輪動葉14所產(chǎn)生的作用力使得低壓轉(zhuǎn)子9則沿著逆時針的方向旋轉(zhuǎn)；
[0030]隨后燃?xì)庖阅骋凰俣菴lO沿著α 10氣流方向流向動力渦輪導(dǎo)葉19，即氣流從截面9-9流進(jìn)動力渦輪導(dǎo)葉19，氣流在此僅發(fā)生較小的折轉(zhuǎn)后從截面10-10流出，這時氣流的流動方向從α 10變到α 11，速度由clO變?yōu)閏ll ;然后氣流以相對氣流角β 10和相對氣流速度ff 10進(jìn)入動力渦輪動葉20中，轉(zhuǎn)彎膨脹后以相對氣流角β 11和相對氣流速度ff11從截面11-11流出，這時氣流的速度由ClO變?yōu)镃l I，氣流對動力渦輪動葉20所產(chǎn)生的作用力使得動力渦輪轉(zhuǎn)子9則沿著順時針的方向旋轉(zhuǎn)帶動負(fù)載10旋轉(zhuǎn)。
[0031]由于低壓渦輪導(dǎo)葉12的葉型和安裝角不同，使得高壓渦輪動葉13與低壓渦輪動葉14的旋轉(zhuǎn)方向相反，由于高壓轉(zhuǎn)子8沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)，而低壓轉(zhuǎn)子6沿著逆時針方向旋轉(zhuǎn)，而動力渦輪導(dǎo)葉19的葉型和安裝角改變，使動力渦輪轉(zhuǎn)子9也沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)，在氣流流向低壓渦輪4和動力渦輪5的過程中，氣流作用在低壓渦輪導(dǎo)葉12、動力渦輪導(dǎo)葉19上的氣動力矩方向發(fā)生了改變，因而使得作用在機匣I上的合力矩也相應(yīng)地減小。
[0032]采用這種新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪，通過減少低壓渦輪導(dǎo)葉、動力渦輪導(dǎo)葉的數(shù)量，可以減少級間壓力損失、冷卻渦輪的空氣量和部件重量。
【主權(quán)項】
1.一種新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪，包括，低壓渦輪(4)、高壓渦輪(3)和動力渦輪(5)，其特征在于:低壓渦輪(4)安裝在低壓轉(zhuǎn)子(6)上，高壓渦輪(3)安裝在高壓轉(zhuǎn)子(8)上，動力渦輪(5)是一個獨立的轉(zhuǎn)子，低壓渦輪動葉(14)與高壓渦輪動葉(13)的安裝角方向相反，低壓渦輪動葉(14)與高壓渦輪導(dǎo)葉(11)的安裝角方向相同，低壓渦輪導(dǎo)葉(12)與高壓渦輪動葉(13)的安裝角方向相同； 動力渦輪是一個獨立的動力渦輪轉(zhuǎn)子(9)且與負(fù)載(10)是機械連接，動力渦輪導(dǎo)葉(19)與低壓渦輪動葉(14)安裝角方向相同，動力渦輪動葉(20)與低壓渦輪導(dǎo)葉(12)安裝角方向相同，從而得到一種新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪。
【專利摘要】本實用新型提供一種新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪，通過改變低壓渦輪導(dǎo)葉與動力渦輪導(dǎo)葉的葉型，導(dǎo)葉和動葉的安裝角，當(dāng)氣流在流過高壓渦輪時，使高壓渦輪沿著一個方向旋轉(zhuǎn)，氣流在流過低壓渦輪導(dǎo)葉后僅發(fā)生較小的轉(zhuǎn)折，使得低壓渦輪轉(zhuǎn)子沿著另一個方向旋轉(zhuǎn)，而動力渦輪是一個獨立的轉(zhuǎn)子，則沿著與高壓渦輪同一個方向旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)高壓渦輪與低壓渦輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，高壓渦輪與動力渦輪旋轉(zhuǎn)方向相同。由于采用上述技術(shù)方案，實現(xiàn)了一種新型三轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)渦輪，通過減少低壓渦輪導(dǎo)葉、動力渦輪導(dǎo)葉，可以減少低壓渦輪導(dǎo)葉級間的壓力損失、冷卻渦輪的空氣量、設(shè)備重量及機匣上所受到的合力矩。
【IPC分類】F01D5-06
【公開號】CN204492897
【申請?zhí)枴緾N201520178716
【發(fā)明人】劉偉, 王壽忠
【申請人】中國船舶重工集團公司第七 三研究所
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月28日