[发明专利]一种水下航行器的涡轮机燃气喷水冷却装置

说明书

本发明公开了一种水下航行器的涡轮机燃气喷水冷却装置，包括外壳体，外壳体内同轴套接内壳体，外壳体与内壳体之间形成冷却腔，外壳体上开设多个液态水入口，液态水入口与冷却腔相通，内壳体中部开设多个射流孔，外壳体端部连接端盖，端盖上正对内壳体内腔体开设通孔，端盖通孔位置连接连通管一端，连通管的另一端连接喷管盒，喷管盒上连接喷管一端；通过液态水喷入高温燃气中发生相变，相变过程可吸收大量潜热变为水蒸气从而降低高温燃气的温度，防止高温燃气进入涡轮室使涡轮盘温度超过许用温度，保障涡轮机安全运行；提高涡轮机的输出功率和效率。

技术领域

本发明属于燃气轮机冷却设备技术领域，具体涉及一种水下航行器的涡轮机燃气喷水冷却装置。

背景技术

在水下航行器高航速和航程的需求下，涡轮机需要具有更高的输出功率和效率，为提高涡轮机效率则需要进一步增加涡轮机的工作温度，此时工作温度将在1000K以上，材料在高温高压高转速下将超过应力极限，开发适用于水下航行器的高效冷却方法将保证涡轮机的运行安全，且同时增加涡轮机输出功率和效率。

传统涡轮机冷却多为空气冷却，一般为混入更多的空气以对进入喷管前的气体进行冷却，或直接对轮盘进行冲击冷却，有的在叶片钻孔以实现气膜冷却。然而针对水下航行器应用环境而言，其周围都是液态水，难以保证冷却空气的进入，使用液态水进行冷却是最为可行的方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下航行器的涡轮机燃气喷水冷却装置，通过将水下航行器的外部液态水与高温燃气掺混，实现涡轮机冷却，在保证安全运行的情况下，进一步提高涡轮机入口燃气温度，且同时提高涡轮功率和效率。

本发明所采用的技术方案是，一种水下航行器的涡轮机燃气喷水冷却装置，包括外壳体，外壳体内同轴套接内壳体，外壳体与内壳体之间形成冷却腔，外壳体上开设多个液态水入口，液态水入口与冷却腔相通，内壳体中部开设多个射流孔，外壳体端部连接端盖，端盖上正对内壳体内腔体开设通孔，端盖通孔位置连接连通管一端，连通管的另一端连接喷管盒，喷管盒上连接喷管一端。

本发明的特点还在于：

多个射流孔在内壳体的同一圆周上，且多个射流孔等角度设置。

相邻两个射流孔在内壳体内的圆心角为30°。

液态水入口有两个，且在外壳体同一圆周上，两个液态水入口的圆心角为60°。

喷管另一端连接涡轮机，且端口正对涡轮机叶片。

本发明的有益效果是：

本发明的冷却装置中，通过液态水喷入高温燃气中发生相变，相变过程可吸收大量潜热变为水蒸气从而降低高温燃气的温度，防止高温燃气进入涡轮室使涡轮盘温度超过许用温度，保障涡轮机安全运行；温度降低可提高速比，并且水蒸气也可进一步提高工质流量，增加部分进气度，均有利于涡轮机提高效率，最终混合气体从喷管排出进入涡轮室推动涡轮机做功；本发明的冷却装置可在保证涡轮机安全工作的前提下，提高涡轮机的输出功率和效率。

附图说明

图1为本发明一种水下航行器的涡轮机燃气喷水冷却装置的立体图；

图2为本发明一种水下航行器的涡轮机燃气喷水冷却装置的后视图；

图3为本发明一种水下航行器的涡轮机燃气喷水冷却装置中内壳体的结构示意图；

图4为本发明一种水下航行器的涡轮机燃气喷水冷却装置的纵截面抛视图；

图5为本发明一种水下航行器的涡轮机燃气喷水冷却装置横截面抛视图。

图中，1.外壳体，2.内壳体，3.射流孔，4.端盖，5.喷管，6.液态水入口，7.连通管，8.喷管盒，9.冷却腔，10.掺混区域，11.高温燃气腔，12.高温燃气端口。

具体实施方式