Сопловой аппарат осевой турбомашины

 

Сопловой аппарат осевой турбомашины содержит кольцевую решетку с выполненными в ней соплами, расположенными по дуге окружности под углом к ее боковой поверхности. В кольцевой решетке сопла расположены в несколько рядов по радиусу, а выходной срез сопел выполнен эллипсным. Оси эллипсов соседних сопел расположены под различными углами к их радиальным осям. Каждое сопло в решетке выполнено по его длине из участков, оси которых расположены под различными углами к боковой стенке решетки. Изобретение позволяет повысить кпд турбомашины за счет обеспечения оптимального распределения газового потока по высоте лопатки. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к сопловым аппаратам осевых турбомашин.

Известен сопловой аппарат осевой турбомашины, содержащий кольцевую решетку с соплами, расположенными по окружности под углом к боковой поверхности (см. патент США № 2438357, кл. 253-16.5, 1948 г.).

Недостатком известного устройства является низкий коэффициент полезного действия из-за необеспечения распределения газового потока по оптимальному закону распределения по высоте лопатки, увеличенные габариты и вес из-за значительной длины сопел, требующих увеличенной ширины (вдоль оси) сопловой решетки и, следовательно, увеличенного веса как самой решетки, так и соседних деталей (корпус, вал и т.д.).

Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия ступени турбомашины за счет обеспечения оптимального распределения газового потока по высоте лопатки турбины, уменьшение габаритов и веса.

Эта цель достигается тем, что сопла в решетке расположены в несколько рядов по радиусу, а выходной срез сопел выполнен эллипсным, при этом оси эллипсов соседних сопел расположены под различными углами к их радиальной оси. Каждое сопло в решетке выполнено по его длине из участков, оси которых расположены под различными углами к боковой стенке поверхности решетки.

Сопловой аппарат осевой турбомашины представлен на чертежах, где

на фиг.1 представлен общий вид аппарата в составе ступени осевой турбомашины;

на фиг.2 - вид А, вид на выходные срезы сопел кольцевой решетки;

на фиг.3 - разрез Б-Б, разрез по одному из сопел решетки.

Сопловой аппарат осевой турбомашины содержит кольцевую решетку 1, установленную перед турбиной 2, с выполненными в ней соплами 3, расположенными по дуге окружности перед лопатками 4 турбины 2, под углом к боковой поверхности 5 решетки. Сопла 3 в решетке 1 расположены в несколько рядов по радиусу (R₂>R₁), а выходной срез сопел выполнен эллиптическим, при этом оси 7 эллипсов соседних сопел расположены под различными углами α₁ и α₂ к их радиальным 8 осям.

Каждое сопло 3 в решетке выполнено по его длине из участков 9, 10, оси которых расположены под различными углами α₃ и α₄ к боковой стенке 5. При этом сохраняется общая ломаная длина сопла, необходимая для преобразования потока, но уменьшается длина Н решетки, уменьшается осевой размер ступени турбомашины.

Во время работы соплового аппарата осевой турбомашины от источника повышенного давления подается газ на сопловой аппарат 1, через сопла 3 которого газ поступает на лопатки 4 турбины 2, приводя ее во вращение. Смещением срезов 6 сопел 3 в радиальном направлении (при доводочных работах), а также поворотом осей 7 эллипсов добиваются необходимого (оптимального) распределения эпюры давления по высоте лопаток 4 турбины 2, чем обеспечивается повышение коэффициента полезного действия турбинной ступени. Изменением углов расположения α₃ и α₄ участков 9 и 10 каждого сопла 3 добиваются минимального размера Н решетки (без ущерба характеристики сопел 3), чем обеспечивают уменьшение габаритов решетки 1 и всей ступени в целом. Эти факторы и обеспечивают достижение поставленной цели.

Опытные экземпляры турбинной ступени изготовлены, испытаны, подтверждены заявленные преимущества.

Формула изобретения

1. Сопловой аппарат осевой турбомашины, содержащий кольцевую решетку с выполненными в ней соплами, расположенными по дуге окружности под углом к ее боковой поверхности, отличающийся тем, что в ней сопла расположены в несколько рядов по радиусу, а выходной срез сопел выполнен эллипсным, при этом оси эллипсов соседних сопел расположены под различными углами к их радиальным осям.

2. Сопловой аппарат по п.1, отличающийся тем, что каждое сопло в решетке выполнено по его длине из участков, оси которых расположены под различными углами к боковой стенке решетки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3