[发明专利]一种涡轮机异型排气与废气冷却装置

说明书

本发明公开了一种涡轮机异型排气与废气冷却装置，包括机壳，机壳连接后端盖，后端盖开设废气入口，后端盖位于废气入口处依次连接中空结构的冷却通道组件、废气排出管，机壳、冷却通道组件、后端盖内均开设冷却水通道，机壳、冷却通道组件中的冷却水通道分别与后端盖内冷却水通道相通，后端盖位于冷却水通道连接液态水集总管路，液态水集总管路连接中空结构的喷嘴环，喷嘴环连接废气排出管外壁，喷嘴环上连接锥形喷嘴，锥形喷嘴出口穿至废气排出管内部；本发明将舷外液态水分别引入排气装置机壳内部流道与涡轮机机壳内部流道，对排气装置与机壳进行冷却，再通过喷嘴环将两路液态水集总并雾化，与废气进行掺混，实现排气装置冷却和废气冷却。

技术领域

本发明属于燃气轮机降温技术领域，具体涉及一种涡轮机异型排气与废气冷却装置。

背景技术

水下航行器具有内部空间有限的特点，排气装置用于连通涡轮机转子出口和排气管路，排气管路直径通常小于涡轮机直径，且由于主轴后端需连接减速箱和推进器等，因此在进行内部空间分配时，排气管路与涡轮机主轴不能在同一轴线上，合理设计排气装置的结构将有效提升水下航行器内部空间利用率。

在水下航行器高航速和大航程的需求下，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。水下涡轮机排气温度在700K以上，排气结构在高温下将有可能超过应力极限，在设计时需考虑结构冷却方案。一般地，传统涡轮机冷却多为空气冷却，但由于空气比热容较小，要达到设计换热量，需额外搭载一定体积的压缩空气，不利于水下航行器内部空间的合理利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种涡轮机异型排气与废气冷却装置，将舷外液态水分别引入排气装置机壳内部流道与涡轮机机壳内部流道，对排气装置与机壳进行冷却，再通过喷嘴环将两路液态水集总并雾化，与废气进行掺混，实现排气装置冷却和废气冷却。

本发明所采用的技术方案是，一种涡轮机异型排气与废气冷却装置，包括环状的机壳，机壳一端连接后端盖，后端盖上开设废气入口，后端盖位于废气入口处依次连接中空结构的冷却通道组件、废气排出管，机壳、冷却通道组件、后端盖内均开设冷却水通道，机壳、冷却通道组件中的冷却水通道分别与后端盖内冷却水通道相通，后端盖位于冷却水通道末端处连接液态水集总管路一端，液态水集总管路另一端连接中空结构的喷嘴环，喷嘴环连接废气排出管外壁，喷嘴环上等间距连接多个锥形喷嘴，多个锥形喷嘴出口穿至废气排出管内部。

本发明的特点还在于：

机壳侧壁沿圆周开设冷却水通道a，后端盖内开设一端与冷却水通道a相通的冷却水通道c，后端盖上位于冷却水通道c另一端处开设出水口a，机壳侧壁开设与冷却水通道a相通的进水口a，后端盖位于出水口a处连接液态水集总管路，冷却水依次通过进水口a、冷却水通道a、冷却水通道c、出水口a进入液态水集总管路。

冷却通道组件包括与废气排出管相连的排气装置下机壳，排气装置下机壳外套接排气装置上机壳，排气装置下机壳与排气装置上机壳形成冷却水通道b，排气装置下机壳与排气装置上机壳之间靠近废气排出管的一端开设进水口b，排气装置下机壳与排气装置上机壳另一端连接后端盖，后端盖上正对冷却水通道b处开设冷却水通道d，后端盖上位于冷却水通道d出口处开设出水口b，后端盖位于出水口b处连接液态水集总管路，冷却水依次通过进水口b、冷却水通道b、冷却水通道d、出水口b进入液态水集总管路。

相邻两个锥形喷嘴之间周向夹角为40°。

每个锥形喷嘴与废气排出管轴向夹角为45°。

本发明的有益效果是：

本发明的冷却装置中，在冷却通道组件、后端盖、机壳内部都开设有冷却水通道，能够对排气装置以及机壳进行降温，防止排气装置以及机壳温度过高而易损坏，保障涡轮机安全运行；此外将冷却水通道排出的液态水集总并雾化后喷入废气中，液态水在相变过程中可吸收大量潜热，使废气快速降温成为气液混合物，进而增压排出，可改善水下涡轮机的深度适应性并减少水下航行器的尾迹和热特征。