一种新型燃气轮机压气机通流结构制造技术

本发明专利技术属于中小型燃气轮机的压气机技术领域，具体涉及一种新型燃气轮机压气机通流结构，包括，一级分支通道，一级分支通道的数量为八等分，一级分支通道的汇合处设有环形通道，一级分支通道间的空隙处均匀的设有二级分支弯道，环形通道与二级分支弯道的进气端汇合对接。本发明专利技术通过反向布局一级分支通道和二级分支弯道，通过旁路的弯道结构进行通流布局，使两级间均可以反向进气，背对背的方式以抵消离心叶轮的轴向力，通过各自的8条分支相互进行串联汇合联通形成完整环形通道，使二级分支弯道的进气均匀，使压气机的总压显著的提高，本发明专利技术结构简单，压气机的通流结构体积小，结构重量轻，压比均匀，进气效果极佳。

A new flow structure of gas turbine compressor

【技术实现步骤摘要】
一种新型燃气轮机压气机通流结构
本专利技术属于透平机械
，具体涉及一种新型燃气轮机压气机通流结构。
技术介绍
燃气轮机的三大核心部件分别为压气机，燃烧室和涡轮，而对于小流量的中小型和微型燃气轮机，采用离心压气机具有显著的气动和成本优势。目前国内单级离心压气机压比达到5以上，技术成熟的离心压气机压比在1.5-4之间，这表明采用两级离心压气机完全可以达到8-11的中小燃气轮机最佳循环增压比，而同等压比的轴流压气机则往往需要13级以上增压，这会造成生产成本的极大提升，也不利于整机尺寸的优化。我国的WZ8涡轴发动机为代表的小型航发即采用了串联的双级离心压气机，这种布局具有显著的尺寸优势，极大缩短了轴向尺寸，适用于直升机等小型航空器。但是其确是双离心同向布局带来的高压比也造成了很大的轴向力，对推力轴承或平衡盘点要求很高。而在GTCP85辅助动力装置中运用了双吸离心压气机+单级离心压气机的布局，其中双吸离心压气机可以很好抵消自身的轴向力，但是其高压压气机的轴向力仍需要额外平衡。但是反向布局的离心叶轮需要要求第二级压气机安装专门的进气蜗壳，这在结构上带来诸多不便，使压气机整机的尺寸增大，重量增加，且不利于压气机整机出口的气流均匀性，导致压比不均匀，压气机的总压损失极大，二级压气机的叶轮的进气效果极差，导致压气机整机的性能变低，效率下降，无法对压气机的效率提升，将会影响燃气机的总体效率。
技术实现思路
本专利技术提供一种新型燃气轮机压气机通流结构，目的是将两级背对式压气机的总压提高、气流均匀性增强、及缩小结构使重量减轻。为实现本专利技术的目的，本专利技术提供一种新型燃气轮机压气机通流结构，包括，一级分支通道，一级分支通道的数量为八等分，一级分支通道的汇合处设有环形通道，一级分支通道间的空隙处均匀的设有二级分支弯道，环形通道与二级分支弯道的进气端汇合对接；一级分支通道包括一级叶轮出口直径D1、一级扩压器进口直径D2、一级扩压器出口直径D3、一级扩压器出口角α1、一级圆切线角α21、一级分支边界直径D4、一级分支边界通道起点C1、一级分支边界通道临边点C2、一级通道宽度b1、一级大圆直径D5、一级扇形收缩通道α23、一级扇形收缩夹角α22；二级分支弯道包括二级最低进气直径D6、二级最高进气直径D7、二级扩压器出口角α4、二级圆切线角α31、二级分支边界通道起点C3、二级分支边界通道临边点C4、二级通道宽度b4。进一步的，所述一级分支通道与二级分支弯道均匀的交叉分布并在进气端联通。进一步的，所述一级圆切线角α21的角度等于一级扩压器出口角α1的角度。进一步的，所述二级圆切线角α31的角度等于二级扩压器出口角α4的角度。进一步的，所述一级分支边界直径D4小于或等于一级扩压器出口直径D3的1.02倍。进一步的，所述一级通道宽度b1等于一级分支边界直径D4乘以sin（一级圆切线角α21+22.5）。进一步的，所述一级扇形收缩通道α23的扇面夹角为10°。进一步的，所述一级扇形收缩夹角α22为一级扇形收缩通道α23的中心线与对应圆中心线夹角，一级扇形收缩夹角α22∈（0，6°）。进一步的，所述一级分支通道与二级分支弯道的弯道的各喉部面积相等。进一步的，所述二级最高进气直径D7小于或等于一级大圆直径D5的0.8倍。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过双级离心压气机旁路的弯道反向布局一级分支通道和二级分支弯道，通过旁路的弯道结构进行通流布局，使两级间均可以反向进气，背对背的方式以抵消离心叶轮的轴向力，平衡性好，降低对推力轴承或平衡盘的需求，增加长期运行的稳定性，可以使推力轴承或平衡盘的使用寿命极大的延长，这种结构保证两级离心叶轮反向布局能互相抵消轴向推力，可以大幅降低对推力轴承的要求，从而降低成本，且具有更好的力学性能；反向布局的一级分支通道和二级分支弯道，通过各自的8条分支相互进行串联，参照等环量原则设计，一级分支通道在二级分支弯道进口前汇合联通成为完整环形通道，与二级分支弯道进气端对接，使二级分支弯道的进气均匀，进气量均衡，本专利技术结构简单，减小压气机的通流结构体积，二级分支弯道进气不依赖蜗壳，可以减轻结构的重量，均衡的进气可以得到最大的压力回复系数，压比均匀，进气效果极佳，总压损失小，提高整机性能。附图说明图1是本专利技术的主视结构示意图；图2是本专利技术的右视示意图；图3是本专利技术的一级分支通道的前部局部剖视示意图；图4是本专利技术的一级分支通道的后部局部剖视示意图；图5是本专利技术的通流子午面的示意图；图6是本专利技术的左视示意图。具体实施方式以下，将结合附图对本专利技术作进一步说明:图中：1一级分支通道，11环形通道，2二级分支弯道。结合图1、图2、图3、图4、和图5所示，本专利技术所公开的一种新型燃气轮机压气机通流结构，包括，一级分支通道1，一级分支通道1的数量为八件均匀分布，一级分支通道1的汇合处设有环形通道11，一级分支通道1间的空隙处均匀的设有二级分支弯道2，环形通道11与二级分支弯道2的进气端汇合对接；一级分支通道1包括一级叶轮出口直径D1、一级扩压器进口直径D2、一级扩压器出口直径D3、一级扩压器出口角α1、一级圆切线角α21、一级分支边界直径D4、一级分支边界通道起点C1、一级分支边界通道临边点C2、一级通道宽度b1、一级大圆直径D5、一级扇形收缩通道α23、一级扇形收缩夹角α22；二级分支弯道2包括二级最低进气直径D6、二级最高进气直径D7、二级扩压器出口角α4、二级圆切线角α31、二级分支边界通道起点C3、二级分支边界通道临边点C4、二级通道宽度b4；一级分支通道1与二级分支弯道2均匀的交叉分布并在进气端联通，一级圆切线角α21的角度等于一级扩压器出口角α1的角度，二级圆切线角α31的角度等于二级扩压器出口角α4的角度，一级分支边界直径D4小于或等于一级扩压器出口直径D3的1.02倍，一级通道宽度b1等于一级分支边界直径D4乘以sin（一级圆切线角α21+22.5），一级扇形收缩通道α23的扇面夹角为10°，一级扇形收缩夹角α22为一级扇形收缩通道α23的中心线与对应圆中心线夹角，一级扇形收缩夹角α22∈（0，6°），一级分支通道与二级分支弯道的弯道的各喉部面积相等，二级最高进气直径D7小于或等于一级大圆直径D5的0.8倍。实施例一：反向布局的离心压气机通过多个一级分支通道1与二级分支弯道2进行串联，第一级压气机扩压器出口连接8条一级分支通道1，通道参照等环量原则设计，在扩压器后方形成空隙，以供二级分支弯道2通过，一级分支通道1在二级分支弯道2进口前汇合成为完整环形通道。第二级压气机出口弯道同样用8条二级分支弯道2引出，通道设计方式与第一相同，通道穿过第一级弯道分支之间的间隙（交错开），然后在集气室中完成汇合，进入下一单元。两级离心叶轮反向进气，背对背局部以抵消轴向力。本专利技术允许对一级分支通道1的弯道部分进行调整，将弯道改为换热器通道，从而在两级压气机之间引入级间冷却系统，提高压气机整机效率。实施例二：两级离心压气机采用反向背靠背布局，参照图2、图3、图4和图5所示，一级叶轮出口直径D1处的通道的截面的宽度、一级扩压器进口直径D2处的通道的截面的宽度和一级扩压器出口直径D3处的通道的截面的宽度相等；环形通道11内部的扩压器形成一级扩压器出口角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型燃气轮机压气机通流结构，其特征在于：包括，一级分支通道，一级分支通道的数量为八等分，一级分支通道的汇合处设有环形通道，一级分支通道间的空隙处均匀的设有二级分支弯道，环形通道与二级分支弯道的进气端汇合对接；一级分支通道包括一级叶轮出口直径D1、一级扩压器进口直径D2、一级扩压器出口直径D3、一级扩压器出口角α1、一级圆切线角α21、一级分支边界直径D4、一级分支边界通道起点C1、一级分支边界通道临边点C2、一级通道宽度b1、一级大圆直径D5、一级扇形收缩通道α23、一级扇形收缩夹角α22；二级分支弯道包括二级最低进气直径D6、二级最高进气直径D7、二级扩压器出口角α4、二级圆切线角α31、二级分支边界通道起点C3、二级分支边界通道临边点C4、二级通道宽度b4。

【技术特征摘要】
1.一种新型燃气轮机压气机通流结构，其特征在于：包括，一级分支通道，一级分支通道的数量为八等分，一级分支通道的汇合处设有环形通道，一级分支通道间的空隙处均匀的设有二级分支弯道，环形通道与二级分支弯道的进气端汇合对接；一级分支通道包括一级叶轮出口直径D1、一级扩压器进口直径D2、一级扩压器出口直径D3、一级扩压器出口角α1、一级圆切线角α21、一级分支边界直径D4、一级分支边界通道起点C1、一级分支边界通道临边点C2、一级通道宽度b1、一级大圆直径D5、一级扇形收缩通道α23、一级扇形收缩夹角α22；二级分支弯道包括二级最低进气直径D6、二级最高进气直径D7、二级扩压器出口角α4、二级圆切线角α31、二级分支边界通道起点C3、二级分支边界通道临边点C4、二级通道宽度b4。2.根据权利要求1所述的一种新型燃气轮机压气机通流结构，其特征在于：所述一级分支通道与二级分支弯道均匀的交叉分布并在进气端联通。3.根据权利要求1所述的一种新型燃气轮机压气机通流结构，其特征在于：所述一级圆切线角α21的角度等于一级扩压器出口角α1的角度。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：房骏翌，齐永春，马贺，孟亮，鲍丛，
申请(专利权)人：辽宁福鞍燃气轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21