可变进气涡轮装置及方法

技术领域

本发明属于径流透平装置领域，特别涉及一种可变进气涡轮装置及方法。

背景技术

传统涡轮装置在流体流量发生变化时会导致流体通过设备时的速度三角形发生变化，进而造成波动，影响设备的运行效率，同时易损坏设备。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的可变进气涡轮装置及方法，本发明的喷嘴与叶轮的导流区被轴向分级，可以根据工况不同通过开度调节环调整至对应的开度，从而保持进出口三角形不变，维持设备高效运行。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种可变进气涡轮装置，包括进流涡壳、喷嘴、叶轮、喷嘴开度调节环、叶轮开度调节环和出流壳，其中进流涡壳、喷嘴和叶轮同心布置，喷嘴位于叶轮外侧，喷嘴开度调节环置于进流涡壳与喷嘴之间，叶轮开度调节环置于喷嘴与叶轮之间，出流壳与叶轮轴向同心布置。

优选地，进流涡壳包括入流孔和第一导流区，出流壳包括出流孔和第六导流区，入流孔的流向与出流孔的流向相互垂直。

优选地，喷嘴包括喷嘴环体、多个喷嘴叶片和多个分层鳍片，喷嘴环体包括喷嘴环体侧表面，各喷嘴叶片由喷嘴环体的喷嘴环体侧表面沿轴向突出，多个喷嘴叶片在喷嘴环体侧表面上沿周向间隔布置，并形成流通面积相同的多个第二导流区，所述多个分层鳍片沿轴向间隔布置，将第二导流区沿轴向分隔成多级。

优选地，叶轮包括叶轮环体、多个叶轮叶片和多片分层环，叶轮环体包括叶轮环体侧表面，各叶轮叶片由叶轮环体的叶轮环体侧表面沿轴向突出，多个叶轮叶片在叶轮环体侧表面上沿周向间隔布置，并形成流通面积相同的多个第三导流区，多个分层环沿轴向间隔布置，将第三导流区沿轴向分隔成多级。

优选地，喷嘴开度调节环和叶轮开度调节环分别由驱动装置驱动轴向移动。

优选地，所述的可变进气涡轮装置的工作方法，包括以下工况：

工作时流体由进流涡壳的入流孔进入第一导流区，再进入喷嘴的第二导流区，进而进入叶轮的第三导流区，最后经过出流壳的第六导流区由出流孔流出；喷嘴开度调节环可以根据工况来上下移动进行位置调整至对应工况的分层鳍片位置从而调整喷嘴的第二导流区开度；叶轮开度调节环可以根据工况来上下移动进行位置调整至对应工况的分层环位置从而调整叶轮的第三导流区开度。

本发明可达到以下有益效果：

本发明的喷嘴与叶轮的导流区被轴向分级，可以根据工况不同通过开度调节环调整至对应的开度，从而保持进出口三角形不变，维持设备高效运行。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明可变进气涡轮装置三维结构图图一；

图2为本发明可变进气涡轮装置省略进流涡壳的结构图;

图3为本发明喷嘴和叶轮装配图；

图4为本发明叶轮结构图（安装分层环结构图）；

图5为本发明叶轮结构图（未安装分层环结构图）；

图6为本发明喷嘴三维结构图；

图7为本发明可变进气涡轮装置三维结构图图二；

图8为本发明进流涡壳结构图。

图中：进流涡壳1、入流孔11、第一导流区G1、喷嘴2、喷嘴环体21、喷嘴叶片22、分层鳍片23、喷嘴环体侧表面211、第二导流区G2、叶轮3、叶轮环体31、叶轮叶片32、分层环33、第三导流区G3、喷嘴开度调节环4、叶轮开度调节环5、出流壳6、出流孔61、第六导流区G6。

具体实施方式

实施例1：

优选的方案如图1至图8所示，一种可变进气涡轮装置，包括进流涡壳1、喷嘴2、叶轮3、喷嘴开度调节环4、叶轮开度调节环5和出流壳6；进流涡壳1、喷嘴2、叶轮3同心布置，喷嘴开度调节环4置于进流涡壳1与喷嘴2之间，叶轮开度调节环5置于喷嘴2与叶轮3之间，出流壳6与叶轮3轴向同心布置。喷嘴开度调节环4和叶轮开度调节环5可分别由驱动装置驱动轴向移动，所述的驱动装置可选择油缸、气缸、电动推杆等。叶轮3安装在出流壳6顶部，喷嘴2的底部与进流涡壳1连接，喷嘴开度调节环4和叶轮开度调节环5分别用于调节流体进入第二导流区G2和第三导流区G3的开度大小。喷嘴2的第二导流区G2与进流涡壳的第一导流区G1是完全连通的，涡壳1与喷嘴2通过将两者导流区连通来确定位置。

本装置各个部件的结构如下：

1、进流涡壳1包括入流孔11和第一导流区G1；

2、喷嘴2包括喷嘴环体21、多个喷嘴叶片22和多个分层鳍片23，喷嘴环体21包括喷嘴环体侧表面211，各喷嘴叶片22由喷嘴环体21的喷嘴环体侧表面211沿轴向突出，所述多个喷嘴叶片22在喷嘴环体侧表面211上沿周向间隔布置，并形成流通面积相同的多个第二导流区G2，所述多个分层鳍片23沿轴向间隔布置，将第二导流区G2沿轴向分隔成多级；

3、叶轮3包括叶轮环体31、多个叶轮叶片32和多片分层环33，叶轮环体31包括叶轮环体侧表面，各叶轮叶片32由叶轮环体31的叶轮环体侧表面沿轴向突出，所述多个叶轮叶片32在叶轮环体侧表面上沿周向间隔布置，并形成流通面积相同的多个第三导流区G3，所述多个分层环33沿轴向间隔布置，将第三导流区G3沿轴向分隔成多级；

4、出流壳6包括出流孔61和第六导流区G6；本实施例中的导流区一共包括第一导流区G1、第二导流区G2、第三导流区G3和第六导流区G6四个导流区。导流区的编号与部件名称编号相对应，因此，未设置第四导流区和第五导流区。

本实施例中的喷嘴叶片22与叶轮叶片32的数量以及周向间隙可以根据需求做出改变；分层鳍片23与分层环33的数量以及轴向间隔大小可根据需求做出改变。

本装置的工作方法如下：

工作时流体由进流涡壳1的入流孔11进入第一导流区G1，再进入喷嘴2的第二导流区G2，进而进入叶轮3的第三导流区G3，最后经过出流壳6的第六导流区G6由出流孔61流出；所述喷嘴开度调节环4可以根据工况来上下移动进行位置调整至对应工况的分层鳍片23位置从而调整喷嘴2的第二导流区G2开度；所述叶轮开度调节环5可以根据工况来上下移动进行位置调整至对应工况的分层环33位置从而调整叶轮3的第三导流区G3开度。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。