一种轴向进气径向排气铸造蜗壳结构的制作方法

本发明涉及轴向进气、径向排气的透平机械排气设备，具体地讲是一种轴向进气径向排气铸造蜗壳结构。

背景技术：

在透平机械中，蜗壳是用于将出口气体汇集后排出至后续冷凝器、换热器等设备。轴向进气、径向排气的透平机械，由于此排气方式可有效减小机组排气部分轴向长度被广泛采用，但由于气流速度、方向变化较大，导致排气损失较大。

常规的铸造蜗壳主要包含两种方式：1、径向采用螺旋线结构，包括有出风口、蜗舌和内腔，蜗舌位于出风口下端与内腔连接位置。此结构适用于向心透平、离心压气机等辐流式透平机械。2、铸铁排气缸，流道采用等环量设计，截面采用直段和圆弧结合形式。排气缸内流场十分复杂，损失较大。

目前，还没有特别适合轴向进气、径向排气的透平机械的蜗壳。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种轴向进气径向排气铸造蜗壳结构，该铸造蜗壳结构使排气流动损失小，且结构紧凑，加工及安装方便。

实现本发明的技术方案是：一种轴向进气径向排气铸造蜗壳结构，其特征在于：包括蜗壳和导流环，所述导流环位于蜗壳进口处与蜗壳轴向端面连接，组合形成蜗壳内腔，该蜗壳内腔沿轴向截面型线是涡旋线或对数螺旋线，垂直轴线方向截面为两侧对称的涡旋线或对数螺旋线；所述导流环在蜗壳内腔部分构成蜗壳内腔沿轴向型线延伸段；所述蜗壳内腔和导流环接配位置设置一个平面，并由圆角与型线过渡。

所述蜗壳内腔和导流环接配位置，导流环型线略低于内腔表面位置。

所述蜗壳内腔各径向截面型线中心位于同一平面。

所述导流环为径向截面轮廓相等的回转体。

所述蜗壳由蜗壳上半和蜗壳下半组成，蜗壳上半和蜗壳下半内侧形成蜗壳内腔。

所述蜗壳流道为气流进口，扩压段，经涡旋线段，沿流道至出口。

所述导流环型线为整圈整体，各截面形状相等。

所述导流环内侧与进口顶部扩压段相连。

所述导流环内侧所带扩压段与轴向角度为8°～12°。

本发明的有益效果是：

1、本发明的导流环为等截面结构，方便加工。

2、本发明的导流环与蜗壳接配面为平面，方便加工，同时便于保证流道光滑，能保证流道损失小。

3、本发明的气缸进口处导流环与气缸组成扩压段，角度8～12°，工质先扩压减速，有利于减少损失。

4、本发明结构紧凑。

附图说明

图1是本发明外形及纵剖面示意图；

图2是图1的A-A示意图；

图3是图1的B-B示意图；

图4是图1的C-C示意图；

图5是本发明内腔示意图。

图中代号含义：1—蜗壳上半，2—蜗壳下半，3—导流环，4—蜗壳内腔，5—内腔接配面，6—导流环型线，7—进口底部轴向延伸段，8—进口顶部扩压段，I—排气中心线，II—截面型线中心线，a—内腔接配面定位尺寸，b—截面型线中心线轴向定位尺寸，c₁、c₂、c₃—截面型线中心线径向定位尺寸，d接配面定位尺寸，A—气流进口，B—扩压段，C—涡旋线段，α—进口顶部扩压段与轴线夹角。

具体实施方式

如图1至图5所示，为有效减小轴向进气径向排气蜗壳流动损失，本发明提出了一种轴向进气径向排气铸造蜗壳结构，包括有蜗壳上半1、蜗壳下半2、导流环3。由蜗壳上半1和蜗壳下半2组合形成蜗壳内腔4。该蜗壳内腔4沿轴向截面型线是涡旋线或对数螺旋线，垂直轴线方向截面为两侧对称的涡旋线或对数螺旋线；所述导流环3在蜗壳内腔部分构成蜗壳内腔4沿轴向型线延伸段；所述蜗壳内腔4的型线各径向截面面积由计算求得比例，根据比例可求得各截面轮廓形状。各截面涡旋线的中心设置在同一平面内，即各轮廓中心线截面型线中心线II轴向定位尺寸b相等。同时，由于各截面的进口底部轴向延伸段7半径相等，作为蜗壳内腔4型线的设计参数，由此确定出截面型线中心线径向定位尺寸c₁、c₂、c₃。所述截面型线中心线II与排气中心线I不在同一个平面内。

为方便加工，导流环型线6可为整圈整体加工，各径向截面形状相等。

为方便安装，且减小流动损失，在内腔接配面5位置，导流环型线6应略低于蜗壳内腔4，即导流环3的接配面定位尺寸d略小于气缸上半1和气缸下半2的接配面定位尺寸。所述导流环3内侧与进口顶部扩压段8相连，进口顶部扩压段与轴线夹角α为8°～12°，用于进口部分扩压。

本发明的工作过程是：气流由气流进口A进入蜗壳，沿扩压段B进行扩压，经涡旋线段C形成涡流，沿流道至出口排出。