[发明专利]一种用于透平进口工质降温的导流装置

说明书

本发明提供了一种用于透平进口工质降温的导流装置，包括沿轴向被限制于燃烧室和透平之间的本体，所述本体内部具有环形腔体，环形腔体内部设置有至少一个将工质由燃烧室引向透平的工质流道，所述工质流道至少包括两侧导流板逐渐靠近的渐缩段，两侧的所述导流板与环形腔体的内外表面固定连接。本发明的优点在于：通过工质流道对工质进行加速降温后流入透平入口，从而解决透平叶片热负荷对燃烧室出口温度的制约；另外工质进入透平入口的初速度更高，能够提高透平级效率，产生更大的推力，降低启机阶段SFC的出力，降低燃机功耗。

技术领域

本发明涉及透平工质预处理技术领域，尤其涉及一种用于透平进口工质降温的导流装置。

背景技术

现代燃机不断朝着高参数、高效率方向发展，提高燃烧室出口温度(即透平入口温度)能够增大燃机出力、提升燃机效率，是当前设备的发展方向。然而随着透平入口温度的不断提高，透平中燃气的温度已经远远超过叶片材料的许用温度，并且燃气温度的提高也导致叶片热负荷提高、热应力增大，这对透平设计提出了严峻的挑战。

透平叶片长期在高温环境下旋转做功，当前透平叶片的耐高温性能是制约提高燃烧室出口温度的主要瓶颈因素。目前燃机生产厂商普遍采用耐高温材质和二次冷却空气系统相结合的方法提高透平进口叶片的耐高温性能。这些耐高温材料价格昂贵，对制造技术要求极高，且废品率较高，在燃机生产成本中占比较大。二次冷却空气系统通过从压气机中间级抽气来冷却后面的透平叶片；这种方式会降低压气机的运行效率，进而影响燃机整体的运行效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种实现燃烧室高温工质自动冷却再送入透平入口的导流装置，从而解决透平降温的问题，克服透平耐高温性能对燃机效率的制约。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种用于透平进口工质降温的导流装置，包括沿轴向被限制于燃烧室和透平之间的本体，所述本体内部具有环形腔体，环形腔体内部设置有至少一个将工质由燃烧室引向透平的工质流道，所述工质流道至少包括两侧导流板逐渐靠近的渐缩段，两侧的所述导流板与环形腔体的内外表面固定连接。

本发明通过在燃烧室和透平之间增加导流装置，燃烧室出口的高温烟气沿工质流道前进到透平内，由于工质流道至少包括了渐缩段，从而能够对经过的烟气工质进行加速降温，从而使燃烧室流出的高温烟气经过导流装置降温后流入透平入口，从而解决透平叶片热负荷对燃烧室出口温度的制约，能够增大燃机出力、提升燃机效率；另外由于工质经导流装置后会被加速，进入透平入口的初速度更高，能够提高透平级效率，产生更大的推力，降低启机阶段SFC的出力，而SFC耗功是燃机自身功耗的主要因素，因此通过设置导流装置还能够降低燃机功耗。

优选的，所述工质流道呈螺旋形设置，工质离开导流装置的速度方向与透平入口流道方向一致。

优选的，所述工质流道还包括与透平入口连通的出口段，渐缩段和出口段构成的工质流道整体为渐缩流道或缩放流道，所述缩放流道的出口段包括与两个导流板末端配合的两个扩流板，至少一侧扩流板向工质流道外侧弯折扩大工质流通面积。

优选的，还包括与本体末端同轴配合并能够相对本体转动的调整环腔；所述调整环腔与环形腔体的内腔轴向尺寸一致；所述调整环腔能够转动使导流装置内的工质流道在渐缩流道和缩放流道之间切换。

优选的，所述调整环腔的腔体内部设置有能够与环形腔体内的渐缩段末端衔接的渐缩出口和缩放出口，所述渐缩出口包括两个与导流板末端衔接并逐渐靠近的引流板；所述缩放出口包括两个所述扩流板；渐缩出口和缩放出口沿周向间隔排布在调整环腔的腔体内。

优选的，所述本体末端同轴设置有半径小于环形腔体内径的光轴，所述调整环腔套设于光轴上，光轴末端通过直径不大于调整环腔内层外径的螺母锁紧；调整环腔的前端与环形腔体末端的端面紧贴，且周向自由配合；调整环腔的末端与透平入口轴向紧贴、周向自由配合。