專利名稱：用于渦輪機(jī)的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于渦輪機(jī)、特別是蒸汽輪機(jī)的軸向-徑向擴(kuò)散器和排 放系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在具有軸向-徑向擴(kuò)散器的渦輪機(jī)中，工作流體在最后的渦輪葉柵之后 被排放，并流入環(huán)形張開(kāi)的流動(dòng)通道、擴(kuò)散器，所述流動(dòng)通道由內(nèi)、外流 動(dòng)引導(dǎo)件形成，所述內(nèi)、外流動(dòng)引導(dǎo)件分別從渦輪的輪轂或最后的葉柵的
頂端延伸。擴(kuò)散器初始沿軸向且繞著渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸線在整個(gè)360°的圓周上延 伸，然后相對(duì)于渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸線徑向向外彎曲。擴(kuò)散器出口通常通向排放罩， 其中，出口通常定位在排放罩內(nèi)。排放罩也具有用于排放工作流體的出口。 在蒸汽輪機(jī)的情況下，出口將蒸汽引導(dǎo)到冷凝器中。排放罩在其出口的相 反處具有第一部分，所述第一部分通常具有半圓形橫截面，且包圍著渦輪 和擴(kuò)散器的一半，所述排放罩還具有第二部分，所述第二部分具有矩形橫 截面，且從第一部分延伸到排放罩的出口。從排放罩的第一部分向第二部 分的過(guò)渡由兩個(gè)所謂的喉部形成，所述兩個(gè)喉部相對(duì)于渦輪彼此相反。出 口通常設(shè)置在渦輪軸線的水平面的下方，這通常稱作向下排放的排放罩。 然而，它也可設(shè)置在渦輪軸線的同一水平面上或高于該水平面。此時(shí)，在 渦輪的任一側(cè)或渦輪的上方分別鄰近地設(shè)置冷凝器。
在最后的葉柵之后退出蒸汽輪機(jī)的蒸汽在擴(kuò)散器中擴(kuò)散或減速。由于 在擴(kuò)散器中蒸汽流的動(dòng)能如此下降，因此，從最后的渦輪葉柵到擴(kuò)散器出 口，靜壓相應(yīng)地升高。隨著在擴(kuò)散器中蒸汽壓力沿流動(dòng)方向的上述升高， 當(dāng)排放罩出口處的壓力由施加的冷卻環(huán)境(例如冷凝器)給定時(shí)，在最后 的渦輪葉柵的水平面處的蒸汽壓力相應(yīng)地降低。因此，與不具有擴(kuò)散器的 渦輪機(jī)相比，渦輪機(jī)工作輸出增大。因此，擴(kuò)散器內(nèi)的壓力增大和渦輪機(jī) 功率輸出潛在性地可通過(guò)合適的擴(kuò)散器設(shè)計(jì)得到提高。擴(kuò)散器內(nèi)的靜壓的增大可優(yōu)化渦輪機(jī)的性能。然而，由于罩內(nèi)的流分 離和渦流的形成可產(chǎn)生損失，這損害了總體性能。例如，由于支撐桿或根 據(jù)排放罩的方位，這種渦流在擴(kuò)散器和排放罩的不同區(qū)域可能達(dá)到不同的 程度。例如，在將蒸汽引導(dǎo)到向下排放的排放罩(排放罩出口位于渦輪的 水平面的下方)的擴(kuò)散器中，在擴(kuò)散器通道的最低部分中擴(kuò)散的蒸汽將進(jìn) 入排放罩中，而流動(dòng)方向沒(méi)有變化或產(chǎn)生非常小的變化。然而，在擴(kuò)散器的 最上部分中擴(kuò)散且大致沿徑向和垂直向上的方向被引導(dǎo)的蒸汽經(jīng)受180°的 流動(dòng)方向變化，以向下流動(dòng)到排放罩中和向著底部的出口流動(dòng)。這種大的方 向改變引起渦流和損失，這不利地影響擴(kuò)散器的性能，從而還影響渦輪機(jī)的 功率輸出。
US5518366公開(kāi)了一種用于渦輪機(jī)的擴(kuò)散器，該擴(kuò)散器具有內(nèi)、外流動(dòng) 引導(dǎo)件，每個(gè)流動(dòng)引導(dǎo)件開(kāi)始于鄰近渦輪機(jī)的最后的葉柵的入口，終止于 排放罩內(nèi)的出口。向下排放的排放罩具有流動(dòng)引導(dǎo)表面，所述流動(dòng)引導(dǎo)表 面離擴(kuò)散器的外流動(dòng)引導(dǎo)件的入口有一距離，所述距離在圓周上變化，且 在特殊位置、例如排放罩的頂部處具有比最后的渦輪葉片的長(zhǎng)度小的最小 值。外流動(dòng)引導(dǎo)件具有從其入口到其出口的軸向長(zhǎng)度，該軸向長(zhǎng)度也在流 動(dòng)引導(dǎo)件的圓周上變化，且在排放罩的流動(dòng)引導(dǎo)表面與外流動(dòng)引導(dǎo)件的入 口之間具有最小距離的位置處最小。排放罩的流動(dòng)引導(dǎo)表面與擴(kuò)散器的外 流動(dòng)引導(dǎo)件的入口之間的最小距離以及外流動(dòng)引導(dǎo)件的軸向長(zhǎng)度根據(jù)最后 的渦輪葉柵的機(jī)翼的長(zhǎng)度限定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于渦輪機(jī)的軸向-徑向擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)， 其相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的擴(kuò)散器在其空氣動(dòng)力學(xué)性能、特別是在其靜壓恢復(fù)方 面得到了改善。
一種擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)包括擴(kuò)散器和排放罩，擴(kuò)散器具有內(nèi)、外流動(dòng) 引導(dǎo)件，所述內(nèi)、外流動(dòng)引導(dǎo)件形成從最后的渦輪葉柵處的入口到定位在 排放罩內(nèi)的出口的流動(dòng)通道。內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件從最后的渦輪葉柵的輪轂延伸 到擴(kuò)散器出口，外流動(dòng)引導(dǎo)件從最后的葉柵的頂端處的渦輪機(jī)殼體延伸到 擴(kuò)散器出口。擴(kuò)散器是軸向-徑向擴(kuò)散器，所述軸向-徑向擴(kuò)散器首先相對(duì)于渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸線沿軸向延伸，然后沿徑向向外的方向彎曲。排放罩包括第一 部分，所述第一部分具有端壁、和繞著擴(kuò)散器出口的圓周的近似一半延伸 的側(cè)壁。所述排放罩還包括第二部分，所述第二部分從第一部分延伸到排 放出口 。排放罩在擴(kuò)散器出口與排放罩的側(cè)壁之間包括兩個(gè)喉部或流動(dòng)通 道。所述兩個(gè)喉部或流動(dòng)通道定位在從排放罩的第一部分向第二部分過(guò)渡 的點(diǎn)處，且在渦輪的圓周相反側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明，外流動(dòng)引導(dǎo)件包括在擴(kuò)散器出口處的唇部，所述唇部在 圓周的第一區(qū)間上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，且所述外流動(dòng)引導(dǎo)件包括位于圓周的第二區(qū) 間上的凹部或切口。圓周的第二區(qū)間的范圍包括兩個(gè)喉部中的一個(gè)喉部的 角度位置。特殊的喉部相對(duì)于排放罩中的特殊的點(diǎn)在切向流速矢量的方向 上定位。排放罩中的該點(diǎn)在排放罩出口的圓周相反位置處，且該點(diǎn)離排放 罩出口最遠(yuǎn)。
切向流速分量是離開(kāi)最后一級(jí)渦輪的絕對(duì)流速矢量的分量。切向流速 矢量的方向取決于最后的渦輪葉柵的設(shè)計(jì)。在許多渦輪機(jī)中，該方向與渦 輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。然而，在其他渦輪機(jī)設(shè)計(jì)中，切向流速矢量的方向與渦 輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。
例如，在渦輪機(jī)中，具有在渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的切向流速矢量，其中， 該方向是順時(shí)針?lè)较?。如果渦輪機(jī)配備有向下排放的排放罩，排放罩出口 的圓周相反點(diǎn)在罩的頂部。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)從排放罩的入口觀看排放罩時(shí)， 位于擴(kuò)散器的外流動(dòng)引導(dǎo)件處的凹部此時(shí)定位在排放罩的右手側(cè)的喉部 處。
位于外流動(dòng)引導(dǎo)件的唇部上的凹部或切口設(shè)置在從排放罩的第一部分 到第二部分的兩個(gè)喉部或流動(dòng)通道中的僅一個(gè)處。在凹部作用的該特殊喉 部的附近，通常具有高速流動(dòng)區(qū)域，在此，切向流速矢量主要趨向于推動(dòng) 工作流體。因此，該區(qū)域在再加速和靜壓下降方面是最關(guān)鍵的。凹部在該 喉部處的特殊設(shè)置起著擴(kuò)大作用，防止工作流體在喉部區(qū)域的再加速。因 此防止動(dòng)能的上升和靜壓的下降，從而，擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)的性能得到改善。
在本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例中，外流動(dòng)引導(dǎo)件圓周的第二區(qū)間的角 度范圍包括所述喉部的位置，其中，凹部的角度范圍在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上延
6伸了最高達(dá)140。的角度范圍，即也遠(yuǎn)離排放罩出口延伸。因此，該角度范
圍包括高速流動(dòng)區(qū)域，所述高速流動(dòng)區(qū)域具有從喉部沿兩個(gè)方向延伸的渦 流。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選示例性實(shí)施例中，第二區(qū)間的角度范圍位于最高
達(dá)90°的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例中，凹部的角度范圍從所述喉部的位置 沿切向流速矢量的方向延伸，其中，角度范圍位于最高達(dá)90。的范圍內(nèi)。
在第一以及第二示例性實(shí)施例中，凹部的角度范圍在其最大程度上達(dá) 到排放罩的出口的中心。這種范圍包括了排放罩中的高速流動(dòng)區(qū)域的最大 范圍。
在本發(fā)明的第一和第二示例性實(shí)施例中，擴(kuò)散器輪廓在擴(kuò)散器的整個(gè) 圓周上是相同的，即在擴(kuò)散器的第一和第二區(qū)間上是相同的。
在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例中，流動(dòng)引導(dǎo)件在圓周的第一部分中的 經(jīng)向橫截面輪廓與圓周的第二部分中的經(jīng)向橫截面輪廓不同。位于流動(dòng)引 導(dǎo)件的唇部上的凹部引起了相當(dāng)突然的過(guò)渡，這可引起擴(kuò)散器性能的下降。 為了補(bǔ)償該性能損失，與在圓周的其余部分上、即在圓周的第一區(qū)間中的 輪廓相比，流動(dòng)引導(dǎo)件在凹部的角度范圍內(nèi)的輪廓、即流動(dòng)引導(dǎo)件在圓周 的第二區(qū)間的輪廓被改變。在兩個(gè)區(qū)間之間，具有平滑的幾何形狀過(guò)渡。 特別地，該措施避免了與流分離和渦流相關(guān)的損失。
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，在具有凹部的第一區(qū)間中的輪廓具有比位于 凹部區(qū)域之外的第二區(qū)間中的輪廓的曲率小的總體曲率。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)的實(shí)施例的視圖； 圖2示出了沿著圖1中的線II-II所作的排放罩的橫截面； 圖3a和3b示出了沿著工作流體流的方向觀看的在圖1中的線Ill-Ill 處所作的根據(jù)本發(fā)明的排放罩和擴(kuò)散器外流動(dòng)引導(dǎo)件的橫截面。它們分別 示出了具有不同角度范圍的凹部或切口的外流動(dòng)引導(dǎo)件的示例性實(shí)施例； 以及
圖4示出了在圖3中的線IV-IV處所作的根據(jù)本發(fā)明的擴(kuò)散器的特殊 實(shí)施例的外流動(dòng)引導(dǎo)件的經(jīng)向橫截面。
具體實(shí)施例方式
圖l示出了用于渦輪機(jī)的排放系統(tǒng)l，所述渦輪機(jī)具有沿箭頭所示的方
向轉(zhuǎn)動(dòng)的渦輪轉(zhuǎn)子2，渦輪轉(zhuǎn)子2具有渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸線3。僅示出了渦輪葉片 中的最后的葉柵，其設(shè)置在轉(zhuǎn)子2上，其中，葉片4從輪轂5延仲到葉片 頂端6。內(nèi)渦輪機(jī)殼體7圍出直到最后的葉柵的頂端的渦輪通道。渦輪機(jī)排 放系統(tǒng)包括軸向-徑向擴(kuò)散器和排放罩8，其中，擴(kuò)散器提供從渦輪機(jī)的最 后的葉柵到排放罩8的用于渦輪機(jī)工作流體9的流體通道。在這種情況下， 排放罩8是向下排放的排放罩，所述排放罩具有位于渦輪的水平面下方的 出口 (未示出)。所述排放罩包括端壁ll、和繞著擴(kuò)散器出口的圓周的近似 一半延伸的側(cè)壁lr。進(jìn)入排放罩的工作流體9向著排放罩出口流動(dòng)，其中， 在罩內(nèi)的最頂端的空間處，流體急劇地改變其流動(dòng)方向，在罩的最低的空 間處，流體的流動(dòng)方向發(fā)生最小的變化。
擴(kuò)散器包括內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件10，所述內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件首先相對(duì)于渦輪轉(zhuǎn)動(dòng) 軸線3沿軸向從輪轂5延伸，然后徑向向外彎曲，且終止于排放罩8的端 壁11處。擴(kuò)散器外流動(dòng)引導(dǎo)件12首先沿軸向從內(nèi)殼體7的端部延伸，沿 徑向向外的方向彎曲，然后終止于排放罩8內(nèi)。擴(kuò)散器將工作流體9引導(dǎo) 到排放罩中，在所述排放罩處，工作流體向下流動(dòng)。在所示的示例中，內(nèi) 流動(dòng)引導(dǎo)件10和外流動(dòng)引導(dǎo)件12分別由多個(gè)直的加邊(edged)的單個(gè)流 動(dòng)通道區(qū)段IO，和12，構(gòu)成，所述流動(dòng)通道區(qū)段以扭折角(kink angle)接合 到彼此上。外流動(dòng)引導(dǎo)件12在其端部處具有唇部13，根據(jù)本發(fā)明，所述唇 部在一角度范圍上具有凹部或切口 14，這降低了外流動(dòng)引導(dǎo)件的長(zhǎng)度。在 所示的實(shí)施例中，凹部具有與在外流動(dòng)引導(dǎo)件的端部處的直的加邊的區(qū)段 相等的深度。在另一實(shí)施例中，深度包括一個(gè)以上的區(qū)段。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，內(nèi)或外流動(dòng)引導(dǎo)件或這兩個(gè)流動(dòng)引導(dǎo)件以 一個(gè)平滑成形的件(在其外形中不具有扭折角)實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，凹 部的深度是任意的。
圖2示出了通過(guò)側(cè)壁11'和外流動(dòng)引導(dǎo)件和內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件之間的擴(kuò)散器 出口的向下排放的排放罩8的橫截面。它示出了罩的第一部分20，在這種 情況下為上部分，所述第一部分20具有近似半圓形的形狀；以及第二部分
821，所述第二部分21從第一部分向下向著排放罩出口 22延伸。在蒸汽輪 機(jī)系統(tǒng)的情況下，排放罩出口 22通向冷凝器頸部23。這種類型的排放系統(tǒng) 也可側(cè)偏設(shè)置，在此，排放罩出口位于渦輪的任一側(cè)。排放罩出口也可定 位在渦輪的頂部、渦輪的水平面的上方。這些類型的排放系統(tǒng)稱作側(cè)旁或 向上的排放系統(tǒng)。在此所述的根據(jù)本發(fā)明的擴(kuò)散器和排放罩的所有幾何結(jié) 構(gòu)特征在側(cè)旁或向上的排放系統(tǒng)中相應(yīng)地被轉(zhuǎn)動(dòng)。從排放罩的第--部分到 第二部分的過(guò)渡部分或通道稱作排放罩的喉部。在所示的排放罩中，從排 放罩的第一部分到第二部分的喉部或流動(dòng)通道24和25在渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸線3 的水平面處分別位于渦輪的相應(yīng)的一側(cè)。根據(jù)排放罩的第一部分相對(duì)于渦 輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸線3的設(shè)計(jì)和放置，喉部位于渦輪的每一側(cè)和在渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的 水平面處、水平面上方或水平面的下方。在喉部24、 25中，工作流體經(jīng)受 流動(dòng)加速，這在這種類型的排放系統(tǒng)中形成了高速流動(dòng)區(qū)域。然而，工作 流體流的再加速的加速度在渦輪的每一側(cè)的兩個(gè)喉部中是不相同的。根據(jù) 流體流中的切向流速矢量的方向S，在一側(cè)，再加速較大，其中，在絕大 部分的渦輪機(jī)設(shè)計(jì)中，切向流速矢量的方向S與渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向R對(duì)應(yīng)。對(duì) 于絕大部分的渦輪機(jī)設(shè)計(jì)，具有較大的流體流的再加速的喉部為喉部25, 所述喉部25相對(duì)于點(diǎn)A在切向流速矢量的方向S上定位。點(diǎn)A離排放罩 出口22最遠(yuǎn)。根據(jù)本發(fā)明，外流動(dòng)引導(dǎo)件12在其唇部13處具有凹部14， 所述凹部14包括喉部或流動(dòng)通道25的角度位置，且在離喉部25的給定角 度上延伸。凹部14的角度范圍包括排放罩內(nèi)的高速流動(dòng)區(qū)域。
圖3a示出了用于渦輪機(jī)的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)的第一變型，所述渦輪機(jī) 具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸線3且沿箭頭所示的方向(順時(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)動(dòng)。排放罩在從排 放罩的第一部分20到第二部分21的過(guò)渡點(diǎn)處具有兩個(gè)喉部24和25，它們 在外流動(dòng)引導(dǎo)件12的最外邊緣與排放罩的側(cè)壁之間形成用于工作流體的通 道。通常，喉部25相對(duì)于擴(kuò)散器的性能是更關(guān)鍵的喉部。(在切向流速矢 量處于與渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向上的渦輪機(jī)設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵喉部是喉部 24)。擴(kuò)散器的外流動(dòng)引導(dǎo)件12設(shè)置在排放罩8內(nèi)，且例如包括多個(gè)區(qū)段 12，，所述多個(gè)區(qū)段以扭折角設(shè)置到彼此上。在流動(dòng)引導(dǎo)件12的端部處的 區(qū)段12'具有唇部13，且在流動(dòng)引導(dǎo)件的從點(diǎn)B沿順時(shí)針?lè)较蜓由斓近c(diǎn)C 的第一角度區(qū)間C-B上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。在圓周的第二角度區(qū)間B-C中，流動(dòng)引
9導(dǎo)件的區(qū)段12'具有凹部14，所述凹部14從點(diǎn)B沿順時(shí)針?lè)较蜓由旖?jīng)過(guò)角 度范圍a到點(diǎn)C，所述角度范圍包括流動(dòng)通道或喉部25的角度位置。凹部 14的區(qū)域從喉部25的水平面沿兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向分別例如達(dá)到大約45° 。凹 部14的深度例如等于最外的流動(dòng)引導(dǎo)區(qū)段12'的深度。為了防止在向凹部 14的過(guò)渡點(diǎn)附近出現(xiàn)流分離或渦流，通過(guò)在角度P,和P2上延伸的彎曲部 分30和31實(shí)現(xiàn)過(guò)渡。
圖3b示出了擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)的另一變型，其在本發(fā)明的所有基本方 面均與圖3a的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)類似。在該變型中，凹部區(qū)域也包括喉部 25的角度位置。在流動(dòng)引導(dǎo)件的端部處的區(qū)段12'的凹部14從喉部25的 位置沿順時(shí)針?lè)较蜓由旖?jīng)過(guò)角度a達(dá)到排放罩出口 22的中心。該區(qū)域包括 可在這種類型的排放系統(tǒng)中出現(xiàn)的所有高速流動(dòng)區(qū)域。與圖3a中的擴(kuò)散器 類似，凹部具有彎曲過(guò)渡部分32和33。
圖1-3中的外流動(dòng)引導(dǎo)件12以及內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件10的輪廓分別在其整 個(gè)圓周上是相同的。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，輪廓在圓周上變化，如 圖4所示。
圖4示出了分別具有相應(yīng)的流動(dòng)引導(dǎo)區(qū)段12'和10'的外流動(dòng)引導(dǎo)件12 和內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件10的橫截面的頂視圖。夕卜、內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件的相應(yīng)的輪廓40 和41通向擴(kuò)散器出口和喉部24。外、內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件的相應(yīng)的輪廓42和43 通向擴(kuò)散器出口和喉部25。
外流動(dòng)引導(dǎo)件輪廓40延伸到唇部13。與通向喉部24的外流動(dòng)引導(dǎo)件 輪廓40相比，通向喉部25的外流動(dòng)引導(dǎo)件輪廓42縮短了凹部14的深度。 在該圖示出的特殊的實(shí)施例中，輪廓42不僅在凹部14的方面與輪廓40不 同，而且，從擴(kuò)散器的最后的渦輪葉柵4處的入口到擴(kuò)散器的出口，輪廓 本身的形狀也不同。為了示出了輪廓之間的差別，輪廓40鄰近輪廓42以 虛線示出。輪廓42與輪廓40的不同在于，輪廓42的其總體曲率小于輪廓 40的總體曲率。這種措施避免流分離，否則由于外流動(dòng)引導(dǎo)件的較短的輪 廓而可能發(fā)生這種流分離。
具有區(qū)段10，和輪廓41的內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件10從擴(kuò)散器入口通向排放罩的 端壁11和喉部24。具有區(qū)段10，和輪廓43的內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件IO從擴(kuò)散器入 口通向排放罩的端壁11和喉部25。輪廓41與輪廓43的不同之處在于，輪廓41的總體曲率大于輪廓43的曲率。為了示出該區(qū)別，鄰近輪廓43以虛 線示出了輪廓41。
從輪廓40到輪廓42的過(guò)渡通過(guò)合適的幾何平滑曲線實(shí)現(xiàn)。
附圖中使用的術(shù)語(yǔ)
1 擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)
2 轉(zhuǎn)子
3 渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸線
4 渦輪葉片
5 輪轂
6 葉片頂端
7 渦輪機(jī)殼體
8 排放罩
9 工作流體流動(dòng)方向
10 內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件
11 排放罩的端壁 11' 排放罩的側(cè)壁
12 外流動(dòng)引導(dǎo)件
13 外流動(dòng)引導(dǎo)件的唇部
14 自外流動(dòng)引導(dǎo)件12的唇部13的凹部或切口 15-19 -——
20 排放罩的第一 (上)部分
21 排放罩的第二 (下)部分
22 排放罩的出口
23 冷凝器頸部
24 喉部
25 喉部
30-33 向凹部14的彎曲過(guò)渡部分
R 渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向
iiS 切向流速矢量的方向(通常為渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向；然而也可為與渦輪
轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向)
A 離排放罩出口最遠(yuǎn)的點(diǎn)
B、 C 限界外流動(dòng)引導(dǎo)件12中的凹部14的角度范圍的點(diǎn) a 凹部14的角度
P,、 e2向凹部14的過(guò)渡部分的角度范圍
40 通向喉部24的外流動(dòng)引導(dǎo)件的輪廓
41 通向喉部24的內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件的輪廓
42 通向喉部25的外流動(dòng)引導(dǎo)件的輪廓
43 通向喉部25的內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件的輪廓
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪機(jī)的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)(1)，包括軸向-徑向擴(kuò)散器和排放罩(8)，所述擴(kuò)散器包括內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件(10)和外流動(dòng)引導(dǎo)件(12)，內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件(10)和外流動(dòng)引導(dǎo)件(12)中的每個(gè)從最后的渦輪葉柵(4)處的擴(kuò)散器入口延伸到擴(kuò)散器出口，內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件(10)從最后的渦輪葉柵(4)處的輪轂(5)延伸，外流動(dòng)引導(dǎo)件(12)從最后的渦輪葉柵(4)處的渦輪機(jī)殼體(7)延伸，所述擴(kuò)散器出口從內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件的端部延伸到外流動(dòng)引導(dǎo)件(12)的端部，排放罩(8)包括第一部分(20)和第二部分(21)，所述第一部分(20)包括端壁(11)、和繞著擴(kuò)散器出口的圓周的近似一半延伸的側(cè)壁(11’)，所述第二部分(21)從第一部分(20)延伸到排放罩出口(22)，所述排放罩(8)包括兩個(gè)流動(dòng)通道(24，25)，所述流動(dòng)通道在從排放罩(8)的第一部分(20)向第二部分(21)的過(guò)渡點(diǎn)處，且在擴(kuò)散器出口和排放罩側(cè)壁(11’)之間，其特征在于，外流動(dòng)引導(dǎo)件(12)包括在擴(kuò)散器出口處的唇部(13)，所述唇部(13)在外流動(dòng)引導(dǎo)件圓周的第一區(qū)間(C-B)上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，且所述外流動(dòng)引導(dǎo)件(12)在圓周的第二區(qū)間(B-C，α)上包括凹部(14)，其中，圓周的第二區(qū)間(α)的角度范圍包括所述兩個(gè)流動(dòng)通道(24，25)中的一個(gè)流動(dòng)通道的角度位置，其中，流動(dòng)通道(25)相對(duì)于排放罩(8)中的點(diǎn)(A)在切向流速矢量(S)的方向上設(shè)置，其中，所述排放罩(8)中的所述點(diǎn)(A)離排放罩出口(22)最遠(yuǎn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)(1)，其特征在于， 所述第二區(qū)間(B-C， a )在最高達(dá)140°的角度范圍(a )上延伸。
3. 如權(quán)利要求2所述的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)(1)，其特征在于， 所述第二區(qū)間(B-C， oc )在最高達(dá)卯。的角度范圍(a )上延伸。
4. 如權(quán)利要求3所述的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第二區(qū)間(B-C， a )從所述一個(gè)流動(dòng)通道(25)沿切向流速矢量 (S)的方向延伸。
5. 如權(quán)利要求2或3所述的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)(1)，其特征在于， 所述第二區(qū)間(B-C， a )從所述一個(gè)流動(dòng)通道(25)沿兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向延伸。
6. 如前面權(quán)利要求中任一所述的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)(l)，其特征在于， 外流動(dòng)引導(dǎo)件(12)和內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件(10)的經(jīng)向橫截面輪廓在它們的整個(gè)圓周上是相同的。
7. 如前面權(quán)利要求中任一所述的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)(l)，其特征在于， 外流動(dòng)引導(dǎo)件(12)在圓周的第一區(qū)間(C-B)中的經(jīng)向橫截面輪廓(40)與外流動(dòng)引導(dǎo)件(12)的圓周的第二區(qū)間(B-C)中的經(jīng)向橫截面輪廓(42) 不同。
8. 如權(quán)利要求6所述的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)(1),其特征在于， 內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件(10)在圓周的第一區(qū)間中的經(jīng)向橫截面輪廓(41)與內(nèi)流動(dòng)引導(dǎo)件(10)的圓周的第二區(qū)間中的經(jīng)向橫截面輪廓(43)不同。
9. 如前面權(quán)利要求中任一所述的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)(l)，其特征在于， 切向流速矢量(S)在渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向(R)上。
10. 如前面權(quán)利要求中任一所述的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)(1 )，其特征在于， 切向流速矢量(S)在與渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向(R)相反的方向上。
11. 如前面權(quán)利要求中任一所述的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)(1 )，其特征在于， 所述渦輪機(jī)是蒸汽輪機(jī)。
全文摘要
一種用于渦輪機(jī)的擴(kuò)散器和排放系統(tǒng)(1)包括軸向-徑向擴(kuò)散器和排放罩(8)，其中，擴(kuò)散器內(nèi)、外流動(dòng)引導(dǎo)件(10，12)從入口延伸到出口，且排放罩(8)在擴(kuò)散器出口和排放罩側(cè)壁(11’)之間包括兩個(gè)喉部或流動(dòng)通道。根據(jù)本發(fā)明，外流動(dòng)引導(dǎo)件(12)在所述兩個(gè)流動(dòng)通道中的一個(gè)處包括凹部(14)。所述流動(dòng)通道相對(duì)于排放罩(8)中的一個(gè)點(diǎn)在切向流速矢量的方向上定位，其中，排放罩(8)中的所述點(diǎn)離排放罩出口(22)最遠(yuǎn)。凹部(14)防止在排放罩(8)內(nèi)流動(dòng)的再加速，且使得擴(kuò)散器和排放罩系統(tǒng)的性能得到提高。
文檔編號(hào)F01D25/30GK101563526SQ200780046044
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月13日
發(fā)明者L·德米瑞丁, R·格雷姆 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司