[发明专利]一种适用于惰性混合工质的高效向心涡轮

说明书

本发明公开了一种适用于惰性混合工质的高效向心涡轮，包括进排气系统和转子系统，进排气系统包括涡轮蜗壳、导向器组件、涡轮机匣；导向器组件由导向器和隔热盘钎焊形成，导向器的安装端面开设安装台阶，涡轮机匣的安装端面开设安装台阶，导向器和涡轮机匣的安装端面相对后，两个安装台阶形成的安装槽内安装涡轮蜗壳；所述向心涡轮采用惰性混合气体工质，惰性混合气体由涡轮蜗壳法兰面进气，在涡轮蜗壳内腔沿周向和径向均匀进气，最后在涡轮机匣轴向排出。本发明按惰性混合气体工质特性设计导向装置、转子的叶片气动型面和气流通道，通过涡轮导向装置、涡轮转子的结构设计，从而获得轴功，实现惰性混合气体的能量转换效率得到极大提高。

技术领域

本发明属于涡轮发动机技术领域，涉及一种适用于惰性混合工质的高效向心涡轮。

背景技术

涡轮是将气体的热能转化为动能和机械能，从而获得低温气体或输出轴功的一类装置。向心涡轮是气流方向沿径向由外向内的一类涡轮。一般燃气向心涡轮由涡轮导向装置和涡轮转子组成。涡轮导向装置将高温高压的低速气体转变为高速气体，并为涡轮转子提供合适的入口气流角，高速气体吹动涡轮转子旋转输出轴功，获得相对低温气体，从而完成能量转换。

一般向心涡轮的工质是空气、燃气、二氧化碳等，也有用氦气等惰性气体。

一般向心涡轮在直接使用惰性混合气体时，导向装置、转子的叶片气动型面和气流通道内存在一定流动分离，产生能量损失，因而能量转换效率较低。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种适用于惰性混合工质的高效向心涡轮，按惰性混合气体工质特性设计导向装置、转子的叶片气动型面和气流通道，通过涡轮导向装置、涡轮转子的结构设计，从而获得轴功，实现惰性混合气体的能量转换。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种适用于惰性混合工质的高效向心涡轮，其包括进排气系统和转子系统，转子系统安装在进排气系统内，在进排气系统内旋转；进排气系统包括涡轮蜗壳6、导向器组件、涡轮机匣8；导向器组件由导向器5和隔热盘4钎焊形成，导向器5的安装端面开设安装台阶，涡轮机匣8的安装端面开设安装台阶，导向器5和涡轮机匣8的安装端面相对后，两个安装台阶形成的安装槽内安装涡轮蜗壳6；所述向心涡轮采用惰性混合气体工质，惰性混合气体由涡轮蜗壳法兰面进气，在涡轮蜗壳内腔沿周向和径向均匀进气，最后在涡轮机匣轴向排出。

其中，所述涡轮蜗壳6两侧端面上开设有凹槽，凹槽内分别安装第一金属O型密封圈3和第二金属O型密封圈7。

其中，所述导向器5和涡轮蜗壳6之间通过第一六角头螺栓1固定连接，第一六角头螺栓1与导向器5端面之间还设置有第一垫片2。

其中，所述涡轮机匣8和涡轮蜗壳6之间通过第二六角头螺栓9固定连接，第二六角头螺栓9与涡轮机匣8端面之间还设置有第二垫片10。

其中，所述转子系统由涡轮转子组件11组成，涡轮转子组件11由涡轮转子和芯轴摩擦焊接而成。

其中，所述涡轮蜗壳型线采用梨形，上半部分为半圆形，下半部分为梯形，梯形角度为30°。

其中，所述涡轮蜗壳出口宽度6.06mm，内径Φ126mm。

其中，所述涡轮转子子午型面结构尺寸包括：入口外径Φ85.3mm，入口宽度6.06mm，出口外径Φ59.7mm，出口内径Φ20.3mm，轴向宽度29.9mm。

其中，所述涡轮转子叶片数为10。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的适用于惰性混合工质的高效向心涡轮，按惰性混合气体工质特性设计导向装置、转子的叶片气动型面和气流通道，通过涡轮导向装置、涡轮转子的结构设计，从而获得轴功，实现惰性混合气体的能量转换效率得到极大提高。