[发明专利]控制涡轮叶栅顶部端区流动的闭环式引气射流系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制涡轮叶栅顶部端区流动的引气射流系统，属于涡轮机技术领域。

背景技术

涡轮是航空发动机、地面燃气轮机、蒸汽轮机等动力和发电装置的核心部件，其性能直接制约、决定整个机组的经济性和可靠性。涡轮叶栅顶部端区流动（包括端壁附面层横向迁移、泄漏流动、角区分离）是影响涡轮叶栅性能的主要因素之一，尤其是随着涡轮负荷的增加，其导致的流动损失可占总损失的50%甚至更多，从而极大的影响了涡轮的效率。

附面层抽吸和吹除是两种典型的控制涡轮叶栅顶部端区流动的技术，现有方法往往单独考虑其中一种，因此需要复杂的管道和抽吸、吹除驱动系统，且管道流动损失较大，稳定性可靠性低，工艺复杂，需要额外能量注入系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制涡轮叶栅顶部端区流动的闭环式引气射流系统，它能控制涡轮叶栅顶部端区流动，减小端区流动损失，且可靠性高，工艺简单，无需额外能量注入系统。

本发明解决上述问题采取的技术方案分别是：

方案一：控制涡轮叶栅顶部端区流动的闭环式引气射流系统，所述涡轮叶栅包括涡轮上游叶栅和涡轮下游叶栅，所述涡轮上游叶栅表面或者涡轮上游叶栅顶部的机匣上设置有若干个引气孔，所述涡轮下游叶栅表面或者涡轮下游叶栅顶部的机匣上设置有若干个射流孔，所述若干个引气孔通过若干根连接管道与若干个射流孔相连通。

方案二：控制涡轮叶栅顶部端区流动的闭环式引气射流系统，所述涡轮叶栅包括涡轮上游叶栅和涡轮下游叶栅，所述涡轮上游叶栅表面或者涡轮上游叶栅顶部的机匣上设置有若干个引气孔，所述若干个引起孔与引气储气室连通；所述涡轮下游叶栅表面或者涡轮下游叶栅顶部的机匣上设置有若干个射流孔，所述若干个射流孔与射流储气室连通，所述引气储气室与射流储气室之间通过连接管道连通。

    对于现有技术的有益效果是：

1、本发明的方案一通过在涡轮上游叶栅顶部的机匣上开引气孔，在涡轮下游叶栅顶部的机匣上开射流孔，利用管道将二者连通，利用涡轮多级流道内沿流向顺压梯度，实现在涡轮上游叶栅顶部的机匣引气和在涡轮下游叶栅顶部的机匣射流，以改善涡轮上下游叶栅端区流动，减小损失，提高涡轮效率。

2、本发明的方案一利用涡轮上下游压差自动实现涡轮上游叶栅的机匣引气和涡轮下游叶栅的机匣射流，不需要引气和射流驱动系统，成本低、稳定性好，工艺简单。

3、本发明的方案二基于涡轮上下游叶栅的压差采用被动式引气原理，高压气体经引气孔进入引气储气室；之后，经射流孔和射流储气室进入涡轮下游叶栅流道。由于涡轮叶栅通道从上游至下游压力依次降低，通过整个闭环式引气射流系统利用涡轮上下游叶栅通道内的压差实现自动引气的目的。

4、本发明容易在新型涡轮机设计中采用，没有结构、机械强度以及气动设计等方面的难点问题，可靠性高，工艺简单，无需额外能量注入系统，极易将该技术应用到现有发动机或者发电机组上。

5、本发明可减小涡轮叶栅顶部端区低能流体导致的流动损失3%以上，提高涡轮气动效率1%以上，适用于航空发动机、地面燃气轮机、蒸汽轮机等动力装置。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图，其中若干个引气孔设置在涡轮上游叶栅表面，若干个射流孔设置在涡轮下游叶栅表面；

图2是本发明中设置有引气储气室、射流储气室的整体结构主视图；

图3是本发明的整体结构主视图，其中若干个引气孔设置在涡轮上游叶栅顶部的机匣上，若干个射流孔设置在涡轮下游叶栅顶部的机匣上；

图4是表示引气孔的结构参数的示意图；

图5是表示射流孔的结构参数的示意图；

图6是实施例1的示意图。

图中：涡轮上游叶栅1、涡轮下游叶栅2、涡轮上游叶栅顶部的机匣3、引气孔4、涡轮下游叶栅顶部的机匣5、射流孔6、连接管道7、控制阀8、引气储气室9、射流储气室10、第一级静叶11、第一级动叶12、第二级静叶13。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1及图3所示，控制涡轮叶栅顶部端区流动的闭环式引气射流系统，所述涡轮叶栅包括涡轮上游叶栅1和涡轮下游叶栅2，所述涡轮上游叶栅1表面或者涡轮上游叶栅1顶部的机匣3上设置有若干个引气孔4，所述涡轮下游叶栅2表面或者涡轮下游叶栅2顶部的机匣5上设置有若干个射流孔6，所述若干个引气孔4通过若干根连接管道7与若干个射流孔6相连通。