Ступінь турбомашини

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности, к турбостроению, и предназначено для использования в турбомашинах, работающи х на низкопотенциальном паре, для установок с открытым контуром, служащих для опреснения воды и вырабатывания электроэнергии за счет излучаемой энергии солнца, Известна ступень паровой турбомашины [1], состоящая из вала, диска с рабочими лопатками, выполненными из титана или легированных сталей, и корпуса. При направлении струи энергоносителя на лопатки турбомашины на фронтальных поверхностях лопаток возникают тангенциальные усилия, создающие механический момент. Однако, при удлинении лопаток для получения эффективной работоспособности на низкопотенциальном энергоносителе надежность известной ступени уменьшается. Известна ступень турбомашины [2], состоящая из корпуса, вала, диска с закрепленными на нем рабочими лопатками, имеющими отверстия, при помощи которых охвачены проволочными бандажами. Выполнение проволочных бандажей позволяет частично скомпенсировать центробежные разрывные усилия, воздействующие на лопатки в период их вращения, а также повысить жесткость рабочего колеса, что позволяет уменьшить вибрации лопаток в переходных режимах работы ступени. Однако, при необходимости значительного удлинения рабочих лопаток и выполнения их из легких композитных материалов данная конструкция не может обеспечить достаточную надежность для безаварийной работы, вследствие недостижимости необходимой жесткости рабочего колеса за счет применения бандажей. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является ступень турбомашины [3], содержащая размещенное в корпусе рабочее колесо, на диске которого закреплены рабочие лопатки с бандажами и промежуточными полочками. Однако надежность известного устройства снижается при удлинении лопаток вследствие воздействия на них значительных центробежных усилий и переменных во времени осевых усилий, приводящих к возникновению разрушающи х колебаний. В основу изобретения поставлена задача создания такой ступени турбомашины, в которой бы введение магнитных опор - периферийной и промежуточной, позволило устранить разрушающие вибрации удлиненных лопаток и за счет этого повысить надежность ступени. Поставленная задача решается тем, что ступень турбомашины, содержащая размещенное в корпусе рабочее колесо, на диске которого закреплены рабочие лопатки с бандажами и промежуточными полочками, согласно изобретению, снабжена периферийной и, по меньшей мере, одной промежуточной магнитными опорами, каждая из которых выполнена из роторной и статорной, расположенных с зазором между собой кольцевых частей, изготовленных из постоянных магнитов, обращенных к зазору одноименными полюсами, при этом статорные части закреплены на корпусе, а роторные части периферийной и промежуточной опор размещены соответственно на бандажах и промежуточных полочках. Введение в конструкцию турбомашины периферийной и промежуточной магнитных опор за счет их компенсирующи х усилий, воздействующих на лопатку, стабилизирует траекторию движения лопаток, устраняет их разрушающие вибрации и уменьшает растягивающие центробежные силы, что позволяет значительно удлинить лопатки и повысить удельную мощность турбомашины и ее надежность. На фиг.1 представлена конструкция ступени турбомашины с разрезом элементов в плоскости аксиальной оси; на фиг.2 - вид на ступень турбомашины со стороны аксиальной оси. Ступень турбомашины состоит из корпуса 1, вала 2, рабочего колеса 3, содержащего диск 4 и закрепленные на нем лопатки 5. имеющие бандажные полочки 6 с бандажами 7, 8, а также аксиально-радиальных магнитных опор 9, 10, 11, 12, которые содержат роторы 13 и статоры 14, выполненные из постоянных магнитов 15, 16, кольцевых упоров 17 и радиальных консолей 18. Магнитные опоры 9 и 12 являются периферийными, а магнитные опоры 10 и 11 промежуточными. В корпусе 1 на валу 2 смонтировано рабочее колесо 3 ступени турбомашины. Диск 4 рабочего колеса 3 жестко зафиксирован на валу 2, а лопатки 5 закреплены бандажами 7 и 8, на которых собраны роторы 13 магнитных опор 9, 10, 11, 12, содержащие постоянные магниты 16. Статоры 14 промежуточных магнитных опор 9 и 12 выполнены из постоянных магнитов 15, закрепленных на кольцевых упорах 17., Кольцевые упоры 17 закреплены на радиальных консолях 18, которые в свою очередь закреплены на корпусе 1. Постоянные магниты 15 и 16 своими одноименными полюсами обращены друг против друга. Устройство работает следующим образом. Рабочее тело создает разность давлений на фронтальной и тыльной сторонах лопаток 5, что приводит к образованию тангенциальных усилий в плоскости рабочего колеса 3 и вращающего момента на валу 2 ступени турбомашины. При отклонении траектории вращения лопаток 5 от круговой, за счет магнитных взаимодействий, между постоянными магнитами 15 и 16 возникают компенсирующие усилия, возвращающие лопатки 6 на сбалансированную траекторию вращения. Использование настоящего технического решения позволит существенно повысить надежность ступеней турбомашин с длинными лопатками, выполненными из легких композитных материалов, что представит возможность эффективного использования радиальных турбомашин в установках с низкими параметрами рабочего тела.