Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Турбамашина включает статор, снабженный сопловыми аппаратами и ротор с рабочими колесами, при этом, каждое рабочее колесо в паре с сопловым аппаратом образует газодинамическую ступень с соответствующей проточной частью, отличающаяся тем, что газодинамические ступени выполнены с возможностью демонтажа и установки вместо них промежуточных элементов, которые сохраняют меридиональное сечение проточной части.

Текст

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано при изготовлении турбодетандерных агрегатов. Известна конструкция турбомашины, которая включает статор и установленное в нем с радиальным зазором рабочее колесо (Авт. св. СССР №1393908, кл. F01D11/08, опубл. 07.05,88, Бюл.17). Недостатком известной конструкции турбомашины является то, что рабочие лопатки стационарно закреплены непосредственно на роторе и их параметры рассчитаны на строго определенные технические характеристики турбины. Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является турбомашина, которая включает в себя статор с установленными в нем сопловыми аппаратами и ротор с рабочими колесами. Причем, сопловые аппараты установлены перед рабочими колесами в проекции на вертикальную плоскость (Газотурбинные установки. Атлас конструкций и схем. - М.: Машиностроение, 1976. - С.15). Недостатком известного устройства является то, что рабочие колеса и сопловые аппараты при изготовлении турбомашины закрепляются непосредственно на роторе и статоре без возможности их модификации. Их параметры рассчитаны на узкий диапазон изменения параметров подводимого газа и применяются для установившегося режима его подачи. Изменение параметров газа приводит к резкому ухудшению КПД агрегата. Конструкция устройства не позволяет оперативно изменять выходные характеристики турбомашины в зависимости от конкретных условий работы. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования конструкции турбомашины путем установки на ротор и статор соответственно съемных рабочих колес и сопловых аппаратов. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в возможности оперативного изменения параметров проточной части турбомашины. Это позволяет с максимальной эффективностью использовать энергию газа при подаче его потребителю даже в неустановившемся режиме. Потребительский результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в возможности использования турбомашин в широком диапазоне изменения исходных параметров рабочего тела (газа) без существенных материальных и тр удовых затрат. Поставленная задача решается за счет того, что турбомашина включает статор, снабженный сопловыми аппаратами и ротор с рабочими колесами, при этом каждое рабочее колесо в паре с сопловым аппаратом образуют газодинамическую ступень с соответствующей проточной частью. Согласно изобретению газодинамические ступени выполнены с возможностью демонтажа и установки вместо них промежуточных элементов, которые сохраняют меридиональное сечение проточной части. Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана схема турбомашины с тремя газодинамическими ступенями: на фиг.2 - схема турбомашины с демонтированной первой газодинамической ступенью; на фиг.3 - схема турбомашины с демонтированной третьей ступенью. Турбомашина включает вал ротора 1 на котором установлены съемные рабочие колеса 2, 3, 4 с лопатками. На статоре расположены съемные сопловые аппараты 5, 6, 7. Демонтированные рабочие колеса 2, 3, 4 и сопловые аппараты 5, 6, 7 заменяются промежуточными элементами 8, 9 или 10, 11. Подача рабочего тела в турбомашину осуществляется по каналу 12. Пример конкретного выполнения. Рассмотрим работу трехступенчатой турбомашины. В канал 12 поступает рабочее тело (газ), характеризующееся определенной величиной расхода. Потенциальная энергия рабочего (ела проходя через проточную часть турбины преобразуется в газодинамических ступенях образованных сопловыми аппаратами 5. 6, 7 и рабочими колесами 2, 3, 4 в кинетическую энергию вращения вала турбомашины 1. При увеличении расхода рабочего тела снимается первая газодинамическая ступень, образованная сопловым аппаратом 5 и рабочим колесом 2. Вместо первой ступени устанавливаются промежуточные элементы 8 и 9, которые повторяют меридиональное сечение проточной части снятой ступени. При уменьшении расхода рабочего тела снимают третью газодинамическую ступень, образованную сопловым аппаратом 7 и рабочим колесом 4, устанавливают промежуточные элементы 10, 11, которые повторяют меридиональное сечение проточной части снятой ступени. При этом первая ступень, образованная сопловым аппаратом 5 и рабочим колесом 2 должна быть установлена на свое место взамен промежуточных элементов 8 и 9. Проведенные исследования показали, что предложенная конструкция турбомашины позволяет более полно использовать потенциальную энергию рабочего тела по сравнению с турбомашинами с несъемными газодинамическими ступенями. Эффект достигается за счет того, что мощность турбомашины (N) является функцией расхода газа (G), степени расширения потока (p) (отношения давления на входе к давлению на выходе), теплоемкости газа при постоянном давлении (Cp) и КПД турбомашины (h), т.е. При работе турбомашины на одном и том же газе и постоянных параметрах (давлении и температуре) на входе и выходе из турбины ее мощность прямо пропорциональна расходу. Расход газа через турбину (F) зависит от параметров потока на входе в нее и от величины проходного сечения проточной части на входе в турбину, т.е. от величины площади проходного сечения, определяемой средним диаметром (Dср), высотой лопаток соплового аппарата (h) и углом вы хода потока из сопловой решетки (a), т.е. Конструкция предлагаемой турбомашины позволяет путем сжатия 1 - ой или 3 - ей ступени приспосабливать проточную часть к изменяющимся параметрам газа на входе и тем самым без особых конструктивных переделок получать широкий диапазон мощностей с высоким КПД турбины.

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Onyschenko Hedalii Davydovych

Автори російською

Онищенко Гедалий Давидович, Онищенко Гедалий Давыдович

МПК / Мітки

МПК: F01D 11/08

Мітки: турбомашина

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/2-25797-turbomashina.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Турбомашина</a>

Подібні патенти