发明名称 涡轮机之排气系统
摘要 一种轴流涡轮机之排气系统提供具有一扩散器以引导工作流体自一涡轮机流出至一具有一底部开口的排气壳中,因而将轴向流动旋转90度成为径向的方向。排气壳内,在扩散器顶端流出的是从垂直向上方向旋转180度至向下方向而流动。此旋转的结果使形成在排气壳内的旋涡强度经由旋转扩散器之外排气流动导路部出口使它置于一平面上与垂直于涡轮机轴面呈一角度而减小。结果,外流导路之最小轴长发生在一远离排气壳出口的位置处外而最大轴长则发生在一靠近开口之位置处,因此旋涡聚集靠在排气壳内一径向延伸阻板上。
申请公布号 TW227030 申请公布日期 1994.07.21
申请号 TW082104117 申请日期 1993.05.25
申请人 西屋电器公司 发明人 道格拉斯.卡尔.贺佛;雷威斯.葛瑞;罗伯.查理.怀恩;苏珊.玛莉.克朗
分类号 F01D25/30;F04D29/44 主分类号 F01D25/30
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1﹒一种涡轮机(1),其特征为: a)一轮机汽缸(2)形成工作流体(20)之一 流动路径; b)一排气导管(7)用以引导工作流体离开 轮机汽缸; c)一排气扩散器用以引导工作流体从轮机 汽缸流至排气导管,该排气扩散器有(i) 一内流导路(8),(ii)一外流导路(9)具 有一出口(12)以界定该外流导路之轴长, 该轴长绕着流动导路周围作变化而在周边 一预定位置有一最小値,以及(iii)一大 体径向延伸阻板(28)轴向配置在一该预设 位置虚而与该出口有一预设距离。 2﹒根据申请专利范围第1项之涡轮机,进一 步的特征在于外流导路(9)有一复合锥形 /弧形型式包括有大体为弧形入口及出部 (15,17)经由一大体为锥形部(16)连接。 3﹒根据申请专利范围第1项之涡轮机,进一 步的特征在于由汽缸(2)所形成之流动路 径将工作流体(21)依一大体为轴的方向排 出。 4﹒根据申请专利范围第3项之涡轮机,进一 步特征在于" a)由排气导管(7)所形成的流动路径将工 作流体(22)依一大致垂直于轴向的方向排 泄通过一排气导管出口(32);以及 b)排气扩散器具有装置用以将工作流体(21)流动方 向旋转约90度,在外流导路(9)周边上预设位置处,自 排气导管出口 旋链约180度。 5﹒根据申请专利范围第4项之涡轮机,进一 步特征在于一排之叶片,每一个叶片具有 预设长度之翼剖面部(6),其中该预设距 离约为叶片翼剖面长度的一半。 6﹒根据申请专利范围第3项之涡轮机,进一 步特征在于: a)排气导管(7)所形成的流动路径,将工 作流体(24)依一大致垂直轴向的方向排泄 通过一排气导管出口(32); b)排气扩散器具有装置用以将工作流体(21)流动方 向旋转约90度,以及 c)外流导路(9)有一入口置于一大体垂直 轴向的平面上且一出口置于一平面上,该 平面与垂直轴向的平面之夹角为锐角。 7﹒根据申请专利范围第6项之涡轮机,进一 步特征在于该锐角约为3度。 8﹒根据申请专利范围第6项之涡轮机,进一 步特征在于外流导路(9)有一入口以及一 内表面在入口与出口之间延伸用以引导工 作流体,该内表面邻接该入口呈大体为轴 方向,而该内表面邻接该出口呈大体为径 向方向。 9﹒根据申请专利范围第3项之涡轮机,其中 该排气导管(7)进一步特征在于: a)一中心部与一周边; b)一入口形成在该中心部内,外流导路况 置在排气导管入口内;以及 c)一出口(32)形成在该周边仅一部份内; 其中该外流导路出口(12)之第一部系靠近 排气导管出口,而该外流导路出口之一第 二部则远离排气导管出口。 10﹒根据申请专利范围第9项之涡轮机,进 一步特征在于该外流导路(9)之轴长在第 一部为最大値而在第二部为最小値。 11﹒根据申请专利范围第9项之涡轮机,进 一步特征在于涡轮机有一排叶片适合将旋 涡传给工作流体,且其中外流导路(9)之 轴长位在该外流导路第一部周围的第一角 度之位置有一最小値。 12﹒根据申请专利范围第10项之涡轮机,进 一步特征在于轴长在最小和最大値之间作 连续变化。 13﹒根据申请专利范围第9项之涡轮机,进 一步特征在于排气导管(7)装置有用以把 自第二部处外流导路出口(12)流出的工作 流体(22)之一部份旋转约180度,因而在 排气导管内形成一旋涡。 14﹒一种涡轮机,包含: a)一轮机汽缸形成一流动路径用以引导工 作流体于轴方向; b)一排气导管形成一具有顶点而至少有一 部份大体为马蹄形室,该室具有一出口形 成在顶点相对处,以引导工作流体依垂直 于轴向的方向离开轮机气缸,在至少一部 份之工作流体旋转180度之后,一旋涡则 由室内工作流体形成而在附近作部份延伸 ,一大体为径向延伸阻板系配置在该室顶 点处;以及 c)一排气扩散器具有(i)一入口用以容纳 来自气缸的工作流体,(ii)一出口用以引 导工作流体至排气导管,以及(iii)轴向 置放该旋涡而朝向阻板,因而减小旋涡的 强度。 15﹒根据申请专利范围第14项之涡轮机,其 中排气扩散器有内和外流导路,该外流导 路形成该室内周边之至少一部份,且其中 旋涡置放装置包含外流导路的轴长绕其周 围而变化,便在靠近室顶点处为最小値而 靠近室出口处为最大値。 16﹒根据申请专利范围第15项之涡轮机,其 中流动导路有一纵向截面系藉第一和第二 弧形部经由一大体为锥形部连接而形成。 17﹒根据申请专利范围第16项之涡轮机,更 包含一排旋转叶片,每一个叶片具有一预 设长度的翼剖面部,且其中第一和第二流 动导路弧形部之曲率半径与叶片翼剖面长 度的比率约在0﹒25至0﹒4的范围内。 18﹒根据申请专利范围第16项之涡轮机,其 中第一和第二流动导路部绕着外流导路周 围之曲率半径大体为常数。 19﹒一种蒸汽涡轮机,具有(i)一轮机气缸 形成一流动路径以引导蒸汽在轴方向, (ii)一排气扩散器具有一入口连接至轮机 气缸而适于接纳轴向流动的蒸汽以及一出 口适于将蒸汽依360度弧形径向排泄(11)一排气壳包 围扩散器出口以接纳 360度弧之蒸汽且具有一排气壳出口用以 引导蒸汽依一垂直方向离开扩散器,一扩 散器外流导路包含一大约为锥似状构件具 有: a)一大致圆形入口置于大体垂直于轴方向 之一平面上; b)一大致圆形出口具有一第一部其为 外流导路出口之一部份,而最靠近排气壳 出口,以及一第二部其为外流导路之一部 份而离排气壳出口最远,该外流导路出口 置于一平面上,该平面与一垂直于轴方向 的平面呈一角度,如此外流导路的轴长在 出口第二部有一最小値,而在出口第一部 有一最大値;以及 c)一内表面邻接在出口上游,该内表面具 有一径向朝外弯之平滑轮廓,如此在出口 能绕其周围大致作径向旋转。 20﹒根据申请专利范围第19项之蒸汽涡轮机 ,其中该外流导路之入口经由一第一弧形 部所形成,而该出口系经由一第二弧形部 所形成,且更包含一锥形部用以连接第一 和第二部。图示简单说明: 图l为经过部份低压蒸汽涡轮机配合 本发明排气系统之一纵断面。 图2为图l所示排气系统之一等角视 图。 图3取自图l中,线Ⅲ-Ⅲ之--断面 圆4系根攘本发明的外流填路之一较 佳形状的纵断面。 图5与图3为相同视图l,显示出根 据本发明之另一实施例中外流坛路出口的 形状寸殳射在一垂直于涡轮机轴的平面上
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