[发明专利]一种叶片式变向混流透平结构

说明书

本发明涉及透平结构领域，旨在解决现有的经流透平和轴流透平的过渡结构下，气动性能较差，机组效率和能源利用率较低的问题，提供一种叶片式变向混流透平结构，其包括轴流透平和径流透平，轴流透平通过过渡结构连接径流透平；过渡结构的根部包括半第一圆弧段和第一直线段；过渡结构的顶部包括第二圆弧段和第二直线段；第二圆弧段和第一圆弧段同心于圆心点O1，且过圆心O1和点D的直线和第一直线段AB相交于点C，满足(X_C‑X_A)/(X_F‑X_A)＝ζ×(R_E/R_F)，其中ζ在0‑0.5范围内。本发明的有益效果是能够在不增加额外机组轴向尺寸的基础上实现轴向出气的透平与径向出气排气缸的高效匹配，提高机组效率，提升能源的利用率。

技术领域

本发明涉及透平结构领域，具体而言，涉及叶片式变向混流透平结构。

背景技术

传统的轴流透平轴向排气，其后连接的排气缸一般为轴向出气或径向出气。排气缸轴向出气的气动损失相对较低，但须利用轴向空间进行合理的扩压结构设计，导致机组轴向尺寸过大，给机组的安装、检修带来不便。排气缸径向出气充分利用径向方向的面积扩张，有效提高排气缸的扩压能力，降低余速损失，但透平的轴向出气与径向出气排气缸的高效匹配是保证径向出气排气缸较优扩压能力的关键。

径流式透平采用流道结构实现气流在轴向与径向之间的改变，具有结构紧凑、制造工艺简单、安装方便等特点。径向出气排汽缸如采用径流式透平变向结构对透平的轴向出气与径向出气排气缸连接段进行匹配，则可明显降低机组的轴向尺寸。

然而，现有的经流透平和轴流透平的过渡结构的气动性能较差，机组效率和能源利用率较低。

发明内容

本发明旨在提供一种叶片式变向混流透平结构，以解决现有的经流透平和轴流透平的过渡结构下，气动性能较差，机组效率和能源利用率较低的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种叶片式变向混流透平结构，其包括多个依次连接的轴流透平和单个径流透平，最末的所述轴流透平通过过渡结构连接所述径流透平；

所述过渡结构的根部包括半径为R_F的第一圆弧段FB和第一直线段BA；其中，第一圆弧段的上端连接所述径流透平的根部，第一直线段的下端连接于所述轴流透平的根部；第一直线段的上端和第一圆弧段的下端连接于点B，且第一直线段和第一圆弧段相切于两者的连接点B；

所述过渡结构的顶部包括半径为R_E的第二圆弧段ED和第二直线段DG；其中，第二圆弧段的上端连接所述径流透平的顶部，第二直线段的下端连接于所述轴流透平的顶部；第二直线段的上端和第二圆弧段的下端连接；第二直线段的上端和第二圆弧段的下端连接于点D；

所述第二圆弧段和所述第一圆弧段同心于圆心点O1，且过圆心O1和点D的直线和第一直线段AB相交于点C，满足(X_C-X_A)/(X_F-X_A)＝ζ×(R_E/R_F)，其中ζ在0-0.5范围内，(X_C-X_A)为点C和点A沿轴向的坐标差，(X_F-X_A)为点F和点A沿轴向的坐标差；

叶片式变向结构限定在第一圆弧段FB、直线BC、直线CD、第二圆弧段DE和直线EF围成的空间内。

本方案中的叶片式变向混流透平结构通过对过渡结构的顶部和底部的结构设置，并适当限定叶片式变向结构的范围，其能够在不增加额外机组轴向尺寸的基础上实现轴向出气的透平与径向出气排气缸的高效匹配，提高机组效率，提升能源的利用率。

在一种实施方式中：

多个所述轴流透平为等根径或变根径。