SE509521C2 - Utloppsanordning för en strömningsmaskin - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 509 5,21 nämnvärda tryckförluster måste upploppshuset vara av en viss storlek, dvs radien åtminstone utåt sidorna kommer att vara väsentligt större än radien hos diffusorn och turbinen. En stor radie utåt sidorna, dvs bredd, hos utloppshuset medför att gasturbinanläggningen blir utrymmeskrävande och att möj- ligheterna att leda flödet från utloppshuset utåt sidan är begränsade.

US-A-5 l88 510 visar en utloppsanordning för en gasturbin, innefattande en sig utvidgande diffusorkanal för ett flöde från gasturbinen och ett nedströms om diffusorkanalen an- ordnat utloppshus som leder flödet utåt i en väsentligen vinkelrät riktning från gasturbinens rotationsaxel. Utlopps- ledskovel vilka bidrar till att dela upp flödet i flera olika delflöden genom utloppshuset för huset innefattar en utloppsbaffel och en som sträcker sig i omkretsriktningen, att på så vis möjliggöra en anpassning av utloppshusets ut- formning till olika rörelseenergi hos de olika delflödena.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undanröja ovan nämnda problem och åstadkomma en utloppsanordning som har ett utloppshus med en minskad radie, åtminstone åt ett håll, och med bibehållen prestanda.

Detta ändamål uppnås med den inledningsvis angivna utlopps- anordningen som kännetecknas av att ledskenearrangemanget är inrättat att länka om ett första delflöde av nämnda flöde utåt från kanalorganet in i en första kammare hos utloppshu- set och att utloppsanordningen innefattar åtminstone en för- som sträcker sig från kanalorganet genom inrättad att leda ett biledningskanal nämnda ledskenearrangemang och är andra delflöde av nämnda flöde förbi ledskenearrangemanget till en andra kammare hos utloppshuset. Med en sådan förbi- ledningskanal som sträcker sig igenom ledskenearrangemanget 10 15 20 25 30 35 509 S21 kan utloppshusets radie eller bredd minskas i det område där förbiledningskanalen sträcker sig eftersom inget flöde kom- mer att länkas utåt i detta omrâde utan fortsätta bakåt in i utloppshusets andra kammare. Med riktningen ”bakåt” avses i riktning mot strömningsmaskinens utlopp och med riktningen ”framåt” avses i riktning mot strömningsmaskinens inlopp.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är den första kamma- ren och den andra kammaren förbundna. med en gemensanx ut- loppspassage för nämnda första och andra delflöde. På så vis kan de båda delflödena återförenas till ett gemensamt ut- loppsflöde.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefat- tar nämnda förbiledningskanal åtminstone en ledskena som är inrättad att rikta åtminstone en del av nämnda andra del- flöde genom den andra kammaren mot utloppspassagen. På så vis kan en önskad strömningsriktning åstadkommas i den andra kammaren. Vidare kan den första kammaren och den andra kam- maren vara inrättade att leda nämnda första respektive andra delflöde in i utloppspassagen på så sätt att strömningsrikt- ningen hos nämnda delflöden är väsentligen parallella genom utloppspassagen. Därigenom är det möjlig att åstadkomma ett väsentligen virvelfritt gemensamt utloppsflöde.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen sträcker sig nämnda förbiledningskanal väsentligen rakt genom ledske- nearrangemanget. Med en sådan förbiledningskanal kan den ra- diella utbredningen hos förbiledningskanalen reduceras till ett minimum. Huset kan dock ha en sådan utformning att flö- det från dess undre halva kan passera uppåt utan att stry- pas.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefat- tar utloppsanordningen ett bakre väggorgan hos kanalorganet, varvid ledskenearrangemanget är anordnat på den sida av 10 15 20 25 30 35 509 521 väggorganet som är vänd mot kanalorganet och den andra kam- maren är anordnad på den sida som är vänd från kanalorganet.

Det är således möjligt att öka utloppsanordningens längd som kompensation för den minskade bredden. Därvid sträcker sig förbiledningskanalen genom det bakre väggorganet.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen har ka- nalorganet sett i ett tvärsnitt en väsentligen annulär form.

Utloppsanordningen kan :ned fördel innefatta två förbiled- ningskanaler som, sedda i ett snitt genom kanalorganet, är anordnade väsentligen diametralt i förhållande till var- andra. En sådan symmetrisk uppbyggnad av utloppsanordningen är fördelaktig ur strömningssynpunkt.

Enligt en ytterligare utföringsform är av uppfinningen ledskenearrangemanget inrättat att omlänka nämnda första delflöde utåt och åtminstone delvis framåt i åtminstone ett första område av ledskenearrangemangets utbredning i om- kretsriktning. Genom att flödet på så vis leds framåt kan virvelbildningen i utloppshusets första kammare reduceras väsentligt. Det kan i vissa tillämpningar vara fördelaktigt att låta ledskenearrangemanget vara inrättat att omlänka nämnda första delflöde väsentligen radiellt utåt i ett andra område av ledskenearrangemangets utbredning :L omkretsrikt- ningen. Därvid kan det andra området befinna sig pà den sida om kanalorganet som är vänd mot utloppspassagen och det första området på den sida om kanalorganet som är vänd från utloppspassagen.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefat- tar kanalorganet stag, vilka sträcker sig radiellt utåt i kanalorganet och att en väsentligen plan platta är anordnad väsentligen parallellt med ett axiellt plan uppströms om vart och. ett av' stagen. Med en sådan platta kan flödets strömning genom kanalorganet styras i en väsentligen axiell riktning genom kanalorganet. 10 15 20 25 30 35 509 521 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning skall nu förklaras närmare med hjälp av olika såsom exempel visade utföringsformer och med hän- visning till de bifogade ritningarna.

Fig l visar en perspektivvy av en gasturbin med en ut- loppsanordning enligt uppfinningen.

Fig 2 visar en snittvy bakifrån av utloppsanordningen enligt en utföringsform av uppfinningen längs lin- jen II-II i Fig 3.

Fig 3 visar en snittvy av utloppsanordningen längs lin- jen III-III i Fig 2.

Fig 4 visar en snittvy längs linjen IV-IV i Fig 3.

Fig 5 visar en snittvy av utloppsanordningen längs lin- jen V-V i Fig 2.

Pig 6 visar en snittvy längs linjen VI-VI i Fig 4.

DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER Fig 1 visar schematiskt en strömningsmaskin i form av en gasturbin 1 och en fràn gasturbinen l sig sträckande gaska- nal 2 som är inrättad att leda gasen från gasturbinen l till en utloppsanordning 3 enligt föreliggande uppfinning.

Utloppsanordningen 3 skall nu förklaras närmare med hänvis- ning till Fig 2-6. nalorgan 4 i form av en diffusorkanal med en sig utvidgande Utloppsanordningen 3 innefattar ett ka- tvärsnittsarea, se speciellt Fig 3. Diffusorkanalens 4 in- loppsände (till vänster i Fig 3) är inrättad att anslutas till gaskanalen 2. Nedströms om diffusorkanalen. 4 är ett ledskenearrangemang 5 anordnat, vilket är inrättat att länka om ett första delflöde av ett flöde genom diffusorkanalen 4 in i ett utloppshus 6 och närmare bestämt i en första kam- mare 7 hos utloppshuset 6. Vidare innefattar utloppsanord- ningen 3 två stycken väsentligen raka förbiledningskanaler lO 15 20 25 30 35 509 521 8, som var och en sträcker sig frán diffusorkanalen 4 genom ledskenearrangemanget 5 till en andra kammare hos utloppshu- set 6, ger förbiledningskanalen 4. och som var och en begränsas av en kanalvägg som om- Förbiledningskanalerna 8 är så- ledes inrättade att leda ett andra delflöde av flödet genom diffusorkanalen 4 förbi ledskenearrangemanget 5 och in i den andra kammaren 9 i flödets huvudsakliga strömningsriktning a genom diffusorkanalen 4. Varje förbiledningskanal 8 innefat- tar dessutom två ledskenor 10 som är inrättade att länka åt- minstone en del av det andra delflödet, vilken strömmar ut ur den väsentligen raka förbiledningskanalen 4, uppåt genom den andra kammaren 9, se speciellt Fig 6. Dessa ledskenor 10 har en gynnsam inverkan på strömningen i den andra kammaren 9 och kommer att medverka till en väsentligen virvelfri upp- åtriktad strömning genom den andra kammaren 9. Den första kammaren 7 och den andra kammaren 9 är åtskilda från var- andra medelst ett bakre väggorgan ll. Ledskenearrangemanget 5 är anordnat på den sida av väggorganet ll som är vänd mot diffusorkanalen 4 och den andra kammaren 9 är anordnad på den sida av väggorganet ll som är vänd från diffusorkanalen 4. Den första kammaren 7 och den andra kammaren 9 är ovanför väggorganet ll förbundna med varandra i en gemensam utlopps- passage 12 för det första delflödet och det andra delflödet, vilka således återförenas i utloppspassagen 12, Pig 3. se speciellt Såsom framgår av speciellt Fig 5 och 6 sträcker sig förbi- ledningskanalerna 8 genom det bakre väggorganet ll. Såsom framgår av speciellt Fig 2 och 4 är förbiledningskanalerna 8 anordnade symmetriskt och väsentligen diametralt i förhål- lande till varandra sett i ett radiellt snitt genom förbi- ledningskanalerna 8.

Såsom framgår av Fig 3 är ledskenearrangemanget 5 inrättat att omlänka det första delflödet från diffusorkanalen 4 utåt och åtminstone delvis framåt, dvs i väsentligen motsatt 10 15 20 25 30 35 509 521 riktning mot flödets huvudsakliga strömningsriktning a i diffusorkanalen 4 eller med andra ord väsentligen 180°. I det i Pig 2-6 visade utförandet är ledskenearrangemanget 5 således symmetriskt, dvs det har samma utformning runt hela omkretsen, naturligtvis med undantag av förbiledningskana- lerna 8. Det är också möjligt att i ett område, nämligen den övre delen av ledskenearrangemanget 5 som befinner sig på den sida av diffusorkanalen 4 som är vänd mot utloppspassa- gen 12 utforma ledskenearrangemanget 5 på så vis att det första delflödet länkas väsentligen radiellt, dvs rakt mot utloppspassagen 12.

Såsom framgår av Fig 3 och 5 är stag 13 anordnade i diffu- sorkanalen 4, vilka sträcker sig väsentligen radiellt utåt i diffusorkanalen 4. Antalet stag 13 i diffusorkanalen 4 kan vara olika, från två till nio stycken, exempelvis fem stycken. Framför, dvs uppströms om, vart och ett av stagen 13 är en väsentligen plan. platta 14 anordnad. väsentligen parallellt med ett axiellt plan. I det visade utförandet har den plana plattan 14 en väsentligen trekantig form sett i Det skall noteras att det även är möjligt att anordna de plana plattorna 14 ned- ett axiellt snitt genom plattan 14. ströms om stagen 13, i synnerhet om stagen 13 är placerade mycket nära diffusorkanalens 14 inlopp.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till de ovan vi- sade utförandena utan kan varieras och modifieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Uppfinningen är tillämp- lig pà en rad olika typer av strömningsmaskiner och inte en- dast på gasturbiner, dylikt. mat som en diffusorkanal med en i exempelvis kompressorer, pumpar eller I dessa fall behöver kanalorganet 4 inte vara utfor- strömningsriktningen ökande tvärsnittsarea utan kan ha en annan form. Det skall noteras att utloppsanordningen kan innefatta endast en för- biledningskanal 8 eller eventuellt fler än två sådana kana- ler inom ramen för föreliggande uppfinning. Förbiledningska- sne 521 8 nalerna 8 kan också innefatta färre eller fler än de två vi- sade ledskenorna 10.

Föreliggande uppfinning är tillämplig såväl med avseende på axialdiffusorer, radialdiffusorer liksom en kombination av dessa. I fallet med. radialdiffusorer kommer då det bakre plana väggorganet ll att utgöras av radialdiffusorns bakre vägg.

Claims (14)

l0 15 20 25 30 9 soà 521 Patentkrav (1), innefat- för ett flöde från nämnda maskin

1. Utloppsanordning för en strömningsmaskin tande ett kanalorgan (4) anordnat ledskene- med ett ut- kännetecknad av att ledskenearrangemanget (5) (l) och ett nedströms om kanalorganet (4) arrangemang (5) (6), är inrättat att länka om ett första delflöde av nämnda flöde som förbinder kanalorganet (4) loppshus utåt från kanalorganet (4) in i en första kamare (7) hos utloppshuset (6) och att utloppsanordningen (3) innefattar åtminstone en förbiledningskanal (8) som sträcker sig från kanalorganet (4) genom nämnda ledskenearrangemang inrättad att leda ett andra delflöde av nämnda flöde förbi ledskenearrangemanget (6). (5) och är (5) till en andra kammare (9) hos ut- loppshuset

2. Utloppsanordning enligt krav 1, kännetecknad av att den första kammaren (7) och den andra kammaren (9) är förbundna med en gemensam utloppspassage (12) för nämnda första och andra delflöde.

3. Utloppsanordning enligt krav 2, kännetecknad av att nämnda förbiledningskanal (8) innefattar åtminstone en ledskena (10) som är inrättad att rikta åtminstone en del av nämnda andra delflöde genom den andra kammaren (9) mot ut- loppspassagen (12).

4. Utloppsanordning enligt något av kraven 2 och 3, känne- tecknad av att den första kammaren (7) och den andra kamma- ren (9) är inrättade att leda nämnda första respektive andra (12) ningsriktningen hos nämnda delflöden är väsentligen paral- (12). delflöde in i utloppspassagen på så sätt att ström- lella genom utloppspassagen 10 15 20 25 30 35 kännetecknad av ett bakre väggorgan kännetecknad av att nämnda förbiledningskanal (8) kännetecknad av att kanalorganet (4) 509 521 10

5. Utloppsanordning enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att nämnda förbiledningskanal (8) sträcker sig väsentligen rakt genom ledskenearrangemanget (5).

6. Utloppsanordning enligt något av de föregående kraven, (ll) är anordnat på den hos kanalorganet (4), sida av väggorganet som är vänd mot kanalorganet (4) och den varvid ledskenearrangemanget (5) andra kammaren (9) är anordnad på den sida som är vänd från kanalorganet (4).

7. Utloppsanordning enligt något av de föregående kraven, sträcker sig genom det bakre väggorganet (ll).

8. Utloppsanordning enligt något av de föregående kraven, sett i ett tvärsnitt har en väsentligen annulär form.

9. Utloppsanordning enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att den innefattar två förbiledningskanaler (4), är anord- nade väsentligen diametralt i förhållande till varandra. (8) som, sedda i ett snitt genom kanalorganet

10. Utloppsanordning enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av' att ledskenearrangemanget (5) är inrättat att omlänka nämnda första delflöde utåt och åtminstone del- vis framåt i åtminstone ett första område av ledskenearran- gemangets (5) utbredning i omkretsriktning.

11. ll. Utloppsanordning enligt krav 10, kännetecknad av att ledskenearrangemanget (5) är inrättat att omlänka nämnda första delflöde väsentligen radiellt utåt i ett andra område omkretsrikt- av ledskenearrangemangets (5) utbredning i ningen. 10 15 kännetecknad av att kanalorganet (4) kännetecknad av att kanalorganet (4) so9is21 ll

12. Utloppsanordning enligt krav ll, kännetecknad am' att det andra området befinner sig på den sida om kanalorganet (12) rådet befinner sig på den sida om kanalorganet (4) (5) som är vänd mot utloppspassagen och det första om- som är vänd från utloppspassagen (12).

13. Utloppsanordning enligt något av de föregående kraven, (13), och att är anordnad väsentligen pa- innefattar stag vilka sträcker sig radiellt utåt i kanalorganet (4) (14) rallellt med ett axiellt plan uppströms eller nedströms om (13). en väsentligen plan platta vart och ett av stagen

14. Utloppsanordning enligt något av de föregående kraven, har en j. strömnings- riktningen ökande tvärsnittsarea.