[发明专利]一种进气蜗壳以及燃气轮机

说明书

技术领域

本发明涉及能源系统设计领域，特别涉及一种进气蜗壳以及燃气轮机。

背景技术

在能源技术领域，燃气轮机是一种以连续流动的气体为工质、将热能转换为机械能的旋转式动力机械，主要由压气机、燃烧室和燃气透平三部件组成，而由于单管或者环管燃烧室与燃气透平的高压导向器之间的截面形状以及面积的不同，一般采用进气蜗壳进行转接，进气蜗壳是外形类似蜗牛壳的集气室，用于从燃烧室引入并收集气体。

目前，燃气透平采用轴流涡轮，进气蜗壳需要将从燃烧室流出的气流由垂直于机组中心线的管道引入，通过蜗壳的管道截面积的逐渐收缩在周向将气流流量均匀分配，然后转弯90°变成环状轴向流动至燃气透平的高压导向器进口的叶片，而为了保证涡轮效率，通常高压导向器进口的气流角(气流方向与轴向的夹角)需要尽可能的接近0°，但是由于进气蜗壳出口具有相对较大的周向速度，导致进气蜗壳出口气流角通常都比较大，而为了保证涡轮效率，将涡轮入口气流角设计成轴向进气时，涡轮进口会出现负攻角，导致叶片压力面出现严重的分离现象，堵塞流道，影响涡轮做功。而通过放大蜗壳体积来减小周向速度，从而减小蜗壳出口气流角的方法虽然可行，但是会显著增大整机的体积。

发明内容

本发明提供了一种进气蜗壳以及燃气轮机，该进气蜗壳能够提高值班级燃料、主燃级燃料以及空气混合的均匀性，结构简单且操作方便。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

一种进气蜗壳，用于连接燃烧室和高压导向器，包括收缩管、环形管以及至少一组导流叶片，其中：

所述收缩管连接于所述燃烧室的出气口，且沿背离所述燃烧室方向，所述收缩管的横截面面积逐渐减小；

所述环形管连通所述收缩管的出气口和高压导向器，所述环形管的气流方向与所述收缩管的气流方向垂直；

所述至少一组导流叶片沿所述环形管的周向方向均匀设置在所述环形管内以形成导气通道。

在上述进气蜗壳中，空气在燃烧器内与燃料混合后燃烧形成高温高压燃气经过燃烧室的出气口进入进气蜗壳，由于环形管的气流方向与收缩管的气流方向垂直，故进入高压导向器的气流方向与燃烧室的出气口处的气流方向垂直；在高温高压燃气经过收缩管时，由于沿背离燃烧室方向，收缩管的横截面面积逐渐减小，使得高温高压燃气能够周向流量均匀分配，但是同时高温高压燃气的流速变大，收缩管出口的气流角较大，气流在转向90°后进入环形管的出口气流角同样很大，在高温高压燃气经过导气通道时，高温高压燃气在导流叶片的作用下气流从较大的出口气流角偏转为接近轴向，使得高压导向器的入口气流角较小，从而保证高温高压燃气推动涡轮的做功能力及效率，而上述进气蜗壳只是在环形管内增加了导流叶片，就能够实现进入高压导向器的气体的气流角较小，结构紧凑，制造方便。

因此，上述进气蜗壳能够减小高压导向器的入口气流角，且结构简单，便于制造。

优选地，所述导气通道的出口气流角不大于10°。

优选地，一组所述导流叶片相对于环形管轴线的偏转角为所述环形管的出口气流角。

优选地，所述环形管的出口气流角为多组所述导流叶片相对于环形管轴线的偏转角之和。

优选地，所述一组导流叶片的数目与所述高压导向器的叶片数一致。

优选地，所述导流叶片与所述高压导向器的叶片交错设置。

优选地，所述导流叶片为直叶片。

优选地，所述收缩管与环形管一体成型。

优选地，所述收缩管与环形管焊接连接。

另外，本发明还提供了一种燃气轮机，还包括如上述任一项技术方案所述的进气蜗壳，所述进气蜗壳与所述燃烧室以及涡轮的高压导向器相连接。

在上述燃气轮机中，由于进气蜗壳能够减小高压导向器的入口气流角，且结构简单，便于制造，因此具有该进气蜗壳的燃气轮机最大程度保证涡轮效率和做功能力，结构紧凑，便于制造。

附图说明

图1是本发明提供的一种进气蜗壳的结构示意图；

图2是图1中A位置的放大示意图；

图3是本发明提供的一种燃气轮机的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。