Турбинная ступень турбодетандера

 

ТУРБИННАЯ СТУПЕНЬ ТУРБОДЕТАНДЕРА- , содержащая подвод;ящую кольцевую камеру, подключенную через лопаточный направляющий аппарат к рабочему колесу, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения работы турбодетандера на различных режимах, ступень содержит вторую подводящую кольцевую камеру, направляющий аппарат разделен перегородкой, расположенной в плоскости, перпендикулярной валу, на две независимые секции, каждая из которолс -подключена к своей подводящей камере. СП с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

И °

РЕСПУБЛИН д (ф F 25 В 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3387853/23-06 . (22) 18.01.82 (46) 07.04.83. Бюл. Р 13 (72) A.Á ° Давыдов и A.Н. Шерстюк (71) Всесоюзный научно-исследовательс. кий институт "Релиевая техника" (53) 621.57(088.8) (56) 1. Низкотемпературные турбодетандеры в СССР и. за рубежом. Обзорная информация. М., ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1972, с. 18.

2. Давыдов A.Á. и Епифанова В.И.

Экспериментальное исследование радиального турбодетандера с парциальным подводом газа (труды ВНИИКИМАШ). M., 1965, вып. 9, с. 20.

„.ЗО„„1010412 A (54) (57) ТУРБИННАЯ СТУПЕНЬ ТУРБОДЕТАНдЕРА-, содержащая подводящую кольцевую камеру, подключенную через лопаточный направляющий аппарат к: рабочему колесу, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения работы турбодетандера на различных режимах, ступень содержит вторую подводящую кольцевую камеру, а направляющий аппарат разделен перегородкой, расположенной в плоскости, перпендикулярной валу, на две независимые секции, . каждая иэ которых подключена к своей подводящей камере.

1010412,Изобретение относится к холодильной технике, в частности к малоразмерным турбодетандерам.

Во многих криогенных установках, работающих при переменных режимах применяются турбодетандеры, позволяю- 5 щие регулировать их холодопроизводи тельность.

В крупных криогенных установках, например в воздухоразделительных установках низкого давления, применяют- 1О ся турбодентандеры с поворотными лопатками направляющего аппарата или турбодетандеры с регулируемой шириной сопловых каналов (1 ).

Недостатком известных конструкций 15 турбодетандеров является невозможность использования данных конструкций при регулировании ширины сопловых каналов.

Известна турбинная ступень турбо. детандера, содержащая подводящую кольцевую камеру, подключенную через лопаточный направляющий аппарат к рабочему колесу t.2 ).

Недостатком известной .конструкции являются большие потери, возникающие при парциальном подводе газа, которые приводят к резкому снижению КПД турбодетандера.

Целью изобретения является обеспечения работы турбодетандера на различных режимах. .,Поставленная цель достигается тем, что турбинная ступень турбодетандера содержит подводящую кольцевую камеру, подключенную через лопаточный направ- 35 ляющий аппарат к рабочему колесу, и вторую кольцевую камеру, а направляющий аппарат разделен перегородкой, расположеннойв плоскости, перпендикулярной валу, на две независимые сек- 40 ции, каждая из которых подключена к своей подводящей камере.

На чертеже представлена турбинная ступень турбодетандера. 45

Устройство содержит корпус 1, nctgводящие кольцевые камеры 2 и 3, каждая иэ которых имеет подводящие патрубки

4 с вентилями 5. Лопаточный направляю щий аппарат состоит из двух саглостоя-50 тельных секций 6 и 7, разделенных перегородкой 8, рабочее колесо 9, выходной диффузор 10.

Расширяемый газ может подаваться в турбинную ступень в один из двух патрубков. 4, при этом один иэ венти лей 5 должен быть закрыт. При необходимости расширяемый газ.может подаваться одновременно через оба патрубка 4 цри открытых вентилях 5.

Соответственно расиирение газа может совершаться в одной иэ сопловых секций или одновременно в обеих сопловых секциях направляющего аппарата с полным круговым подводом газа к рабочему колесу 9. Дальнейшее расширение газа происходит в рабочем колесе.

Расширенный гаэ после колеса попадает в выходной диффуэор 10.

В зависимости от технических требований, определяемых режимами работы криогенной установки, секции направляющего аппарата могут быть разделены различным образом, чтобы обеспечить пропуск заданного расхода газа через турбодетандер. Если общий относительный расход через турбодетандер принять за 1, то расход через каждую . секцию может составлять любое требуемое соотношение расходов газа, например 0,3 и 0,7.

В том случае, если расходы газа, проходящего через каждую сопловую секцию, не равны, то для уменьшения потерь при отключении одной секции, секция с меньшим расходом газа должна располагаться так, чтобы она примыкала к наружному меридианальному обводу рабочего колеса. Таким образом, при работе турбодетандера можно при сохранении давления на входе и выходе и заданной температуры на входе обес печить две или три величины расхода.

Если по условиям работы изменяются начальные параметры на входе в турбинную ступень, то возможные сочетания могут быть существенно больше.

Предлагаемое устройство может с наименьшей потерей эффективности с помощью одного турбодетандера без прекращения работы установки обеспечить различные режимы криогенной установки, например рефрижераторный и ожижительный режимы в криогенной гелиевой установки, режимы для получения жидкого азота и кислорода в воздухоразделительной установке высокого давления.

В настоящее время.для этих цепей применяются либо съемные направляющие аппараты, смена которых требует прекращения работы установки и демонтажа турбодетандера, либо сдвоенные турбодетандеры, отделенные арматурой друг от друга по входу и выходу газа, что приводит к повышению металлоемкости и трудоемкости изготовления турбодетандерного агрегата.

Предлагаемое устройство позволяет также более рационально осуществить пуск криогенной установки, когда турбодетандер работает в переменном режиме.

1010412

Составитель А. Коломийцева

Редактор Г. Ус ТехредЛ.Пекарь Корректор Ю. Макаренко

Заказ 2453/24 Тираж 52S Подписное

BHHHfTH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-. 35, Рауыская eau., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4