Выхлопной патрубок турбомашины Советский патент 1992 года по МПК F01D25/30 

Фиг л

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в цилиндрах низкого давления паровых турбин.

Известен выхлопной патрубоктурбома- шины, содержащий несимметричный кольцевой диффузор, в котором косой срез выполнен в направлении выхлопа 1,

Основной недостаток данной конструкции состоит в ограничении ее использования классомтурбомашин, преимущественно газотурбинных установок, снабженных выхлопным патрубком с кольцевым диффузором. Выхлопные патрубки современных паровых турбин выполняются, как правило, с осерадиальным дифФу- зорным каналам.

Известен выхлопной патрубоктурбома- шины, содержащий несимметричный осера- диальный диффузор, контур верхней части которого очерчен окружностью, а нижняя часть выполнена с боковым срезом. При этом патрубок содержит систему направляющих и силовых ребер 2

Рассматриваемая конструкция пэгруб- ка и в перпую очередь выбор реберной системы жесткости не позволяет считать ее эффективной в околозвуковом диапазоне значений чисел Маха рабочей среды.

Наиболее близким техническим решением является выхлопной патрубок, содержащий сборную камеру и диффузор, образованный соосно размещенными внутренними обтекателями и наружной обечайкой с выходной кромкой и боковыми зонами, расположенными симметрично плоскости вертикального осевого сечения турбомашины 3.

Такая конструкция патрубка является оффективной при небольших значениях чи сел Маха (Mt2 0,6-0,7) Для патрубков мощных современных турбин характерны числа МС2 0.7-0,9 и соответствующее им эффекты, приводящие к кризисному снижению экономичности.

Цель изобретения - рост экономичности турбомашин путем повышения пропускной способности их выхлопных патрубков,

Поставленная цель достигается тем, что выхлопной патрубок, содержащий сборную камеру, образованную кожухом с горизонтальным разъемом, и диффузор, образованный соосно размещенными внутренним обтекателем и наружной обечайкой с выходной кромкой и боковыми зонами, расположенными симметрично плоскости вертикального oceoofo сечения турбомаши- ньг, причем ось диффузора размещена в гшоскосги горизонтального разъема, имеет обечайку с изменяющейся к выходной кромке длиной образующей в боковых зонах, при этом образующая с минимальной длиной расположена в плоскости горизонтального разъема.

5Обечайка можег быть выполнена с плавно изменяющейся длиной образующей по всему периметру выходной кромки с образованием последней в виде замкнутой эллиптической кривой,

0 Кроме того, обечайка может бытъ выполнена с каналами, образованными сечением обечайки в боковых зонах со сторони выходной кромки плоскостями, симметричными относительно вертикального осевого

5 сечения.

Использование предлагаемой конструкции выхлопного патрубка позволяет в условиях околозвуковых скоростей потока и существующих габаритных ограничений его

0 ширины расширить гранииы диапазона режимов, по числу соответствующих запиранию патрубка.

На фиг 1 vi 2 изображены схемы исполнения предлагаемых конструкций выхлоп5 ныл патрубков.

Выхлопной патрубок турбомашины содержит сборную камеру, образованную кожухом 1 с горизошальным разъемом 2, и диффузор, образованный соосно размещен0 ными внутренним обтекателем 3 и наружной обечайкой 4. Обечайка 4 можот выполняться с птавно изменяющейся длиной образующей по всему периметру выходной кромки с образованием последней в

5 виде замкнутой эллиптической кривой (см фиг 1). Hi фиг 2 показаны схемы выхлопного патрубка, где сечения обечайки 4 „ боковых зонах со стороны выходной кромки образуют плоскости, симметричные от0 носительпо плоскости вертикального осевого се ения турбомашины,

В выхлопном патрубке турбомашины после ее последней ступени осуществляется истечение- рабочей среды через осерадн5 альный диффузорный канал в объем сборной камеры с интенсивным закручира- нием потока в ней Максимум интенсивности закрутки имеет место в области горизонтального разъема 2 патрубка.

0 Увеличение проходных площадей в сборной камере при существующих габаритных ограничениях и в том числе ширины патрубка способствует через снижение интенсивности закрутки потока росту пропуск5 ной способности турбомашины. Такое перерасширение достигается в предлагаемой конструкции выхлопного патрубка использованием обечайки 3 диффузора патрубка с выходной кромкой эллиптической формы или о виде плоскостей, симметричных вертикальному осевому сечению турбомашины.

Такая конструкция позволяет за счет снижения тангенциальной составляющей скорости закрученного течения в объеме сборной камеры увеличить площадь сечения с положительной (расходной) составляющей скорости, что в свою очередь увеличивает пропускную способность выхлопного патрубка. С учетом закрутки пото- ка в лопаточном аппарате последних ступеней турбомашины и соответствующего окружного снижения расходной составляющей скорости относительно осей симметрии в выходном сечении диффузор- ного канала целесообразно располагать малую ось обечайки 4 диффузора под углом к плоскости вертикального осевого сечения патрубка. Такое исполнение выбирается из условия максимума проходной площади сборной камеры с учетом закрутки потока за последней ступенью турбины (угол на фиг. 2.6).

Формула изобретения 1. Выхлопной патрубок турбомашины, содержащий сборную камеру, образованную кожухом с горизонтальным разъемом, и

диффузор, образованный соосно размещенными внутренним обтекателем и наружной обечайкой с выходной кромкой и боковыми зонами, расположенными симметрично плоскости вертикального осевого сечения турбомашины, причем ось диффузора размещена в плоскости горизонтального разъема кожуха, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, обечайка выполнена с изменяющейся к выходной кромке длиной образующей в боковых зонах, при этом образующая с минимальной длиной расположена в плоскости горизонтального разъема.

2.Патрубок поп. 1,отличающий- с я тем, что обечайк а выполнена с плавно изменяющейся длиной образующей по всему периметру выходной кромки с образованием последней в виде замкнутой эллиптической кривой.

3.Патрубок по п. 1,отличающи.р|- с я тем, что обечайка выполнена с каналами, образованными сечением обечайки в боковых зонах со стороны выходной кромки плоскостями, симметричными относительно плоскости вертикального осевого сечения.

Использование: в турбостроении, в частности в цилиндрах низкого давления паровых турбин. Сущность изобрет.ения: обечайка 4 диффузора выхлопного патрубка турбомашины выполнена с изменяющейся к выходной кромке длиной образующей в боковых зонах. Образующая с минимальней длиной расположена в плоскости горизонтального разъема 2. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

4