Регулируемая парциальная турбина

 

Использование: в турбостроении, преимущественно в малоразмерных регулируемых парциальных турбинах для повышения их экономичности. Сущность изобретения: турбина снабжена устройством осевого перемещения соплового аппарата, выполненным в виде золотника с секторной проточкой. В корпусе выполнены осевой паз и винтовая проточка, а в последней размещен рычаг для обеспечения осевого перемещения золотника. Секторная проточка сообщена с соплами и впускным каналом турбины. На дисках рабочего колеса и соплового аппарата выполиэны расположенные напротив друг друга кольцевые канавки. 2 з.п.ф-лы, 15 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4841369/06 (22) 21.06,90 (46) 07.07.92, Бюл, N 25 (71) Нижегородский политехнический инс. титут (72) И,В.Котляр, Ю.П.Кузнецов, П.В.Семашко и А.6,Чуваков (53) 621.165 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

M 1507990, кл. F 01 О 1/06, 1989. (54) РЕГУЛИРУЕМАЯ ПАРЦИАЛЬНАЯ ТУРБИНА (57) Использование: в турбостроении, йреимущественно в малоразмерных регулируеИзобретение относится к турбостроению, в частности к регулируемым парциальным турби нам, преимущественно малоразмерным.

Известна пневчомашина с турбинным приводом, содержащая дроссель, предназначенный для регулирования расхода газа через турбину. Дроссель располагается между штуцером подвода сжатого воздуха и сопловым аппаратом, Так как дроссель в данной конструкции установлен в корпусе машины, то это увеличивает ее массу и осевой габарит (длину) на

20;..30 .

Известна также регулируемая парциальная турбина, содержащая неподвижный сопловой аппарат и рабочее колесо, установленное соосно в корпусе, имеющем каналы для подвода рабочего вещества к соплам и дроссели, каждый из которых подключен к группе сопл неподвижного соплового аппарата, „, Ы,, 1745981 А1 (51) s F 01 D 1/06 мых парциальных турбинах для повышения их экономичности. Сущность изобретения: турбина снабжена устройствоМoceBoro перемещения соплового аппарата, выполненным в виде золотника с секторной проточкой. В корпусе выполнены осевой паз и винтовая проточка, а в последней размещен рычаг для обеспечения осевого перемещения золотника. Секторная проточка сообщена с соплами. и впускным каналом турбины. На дисках рабочего колеса и соплового аппарата выполнены расположенные напротив друг друга кольцевые канавки. 2 з.п.ф-лы, 15 ил.

Конструктивно данная турбина сложна и обладает значительными габаритами.

В качестве прототипа выбрана регу- . лируемая парциальная турбина, которая содержит установленный в корпусе. поворотный сопловой аппарат с рычагом и соплами, последние из которых размещены в секторе диска соплового аппарата. рабочее колесо и впускной канал, сообщенный с сопловым аппаратом.

Недостатком данной конструкции является малая экономичность из-за недостаточной чувствительности регулировочного элемента, которым является поворотный сопловой аппарат, в режиме, близком к режиму ."полная нагрузка", т.е, в зоне работы ручного пневмоинструмента.

Цель изобретения — повышение экономичности.

Поставленная цель достигается тем, что регулируемая парциальная турбина, содер1745981 жащая установленный в корпусе поворотный сопловой аппарат с рычагом и соплами, последние из которых размещены в секторе диска соплового аппарата, рабочее колесо и впускной канал, сообщенный с сопловым 5 аппаратом, снабжена устройством осевого перемещения соплового аппарата, выполненным в виде золотника с секторной проточкой, сообщенной с соплами и впускным каналом, и размещенного перед сопловым 10 аппаратом в корпусе, а последний выполнен с осевым пазом на внутренней поверхности для обеспечения осевого перемещения золотника и винтовой проточкой, причем в последней размещен рычаг..Секторная 15 проточка выполнена с длиной дуги, равной длине дуги сектора сопел,"На дисках рабочего колеса и соплового аппарата могут быть дополнительно выполнены расположенные,напротив друг друга кольцевые ка- 20 навки.

На фиг, 1 схематично изображена предлагаемая регулируемая парциальная турбина в поло>кении "Полная нагрузка", продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А 25 . на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 1; на фиг, 4 — вид В на рычаг; перемещающий диск соплового аппарата; на фиг. 5 — турбина в положении "Частичная нагрузка", продольный разрез; на фиг. 6 — разрез à — Г на 30 фиг. 5 на фиг. 7 — разрез Д вЂ” Д на фиг. 5; на фиг, 8 — вид E на рычаг; на фиг. 9 — турбина в положении "Стоп", продольный разрез; на фиг. 10 — вид Ж вЂ” Ж на фиг. 9; на фиг. 11 — вид

З-З на фиг. 9; на фиг. 12 — вид И на рычаг; 35 на фиг. 13 — турбина с проточками в диске соплового аппарата и рабочем колесе в положении "Полная нагрузка", продольный разрез; на фиг. 14 — то же, в положении

"Частичная нагрузка", продольный разрез; 40 на фиг. 15 — график зависимости расхода (мощности) турбины от углового положения диска соплового аппарата для известной (прототипа) и предлагаемой турбин.

Регулируемая парциальная турбина со- 45 держит корпус 1 с впускным каналом 2, диск

3 соплового аппарата и рычаг 4. На диск 3 насажен бандаж 5 с золотником 6, диск 3 скреплен винтом 7 и гайкой 8, э между наружной образующей золотника 6 и осевым 50 пазом на внутренней поверхности корпуса

1 установлена шпанка 9, Соосно с диском 3 соплового аппарата на валу 10 установлено рабочее колесо 11, которое может иметь банда>к 12. В корпусе 1 выполнена винтовая 55 проточка 13, в которой размещен рычаг 4.

Угловая длина сектора сопл 14, расположенного на диске 3, равна угловой длине секторной проточки 15, выполненной в золатнике 6(угол рна фиг, 2 и 3) и сообщенной с соплами 14 и впускным каналом 2. Секторная проточка 15 выполнена с длиной дуги, равной длине дуги сектора сопл 14, причем на режиме "Полная нагрузка" указанные дуги совпадают. Золотник 6 с секторной проточкой 15 и шпанкой образуют устройство осевого перемещения соплового аппарата.

Кроме того, на дисках рабочего колеса 11 и соплового аппарата 3 выполнены расположенные напротив друг друга кольцевые канавки 16 и 17.

Регулируемая парциальная турбина работает следующим образом.

Воздух через впускной канал 2 попада-. ет в полость между золотникам 6 и корпусом

1, затем через секторную проточку 15 — к соплам 14 и срабатывается на рабочем колесе 11.

При работе турбины в режиме "Полная нагрузка" секторная проточка 15 золотника

6 находится в положении. при катаром все сопла открыты (фиг.3). Диск 3 соплового аппарата расположен нэ расчетном расстоянии д1 от рабочего колеса 11. При вра - . щении рабочего колеса 11 воздух, находящийся между лопаток нэ неактивной дуге (360Π— p), совершает вентиляционные течения (на фиг. 5 показано стрел камю).

Уменьшение расхода (мощности) турбины осуществляется перемещением рычага 4 по секторной проточке 13. При этом происходит поворот диска 3 и одновременно его продольное перемещение в сторону от рабочего колеса 11. При перемещении диска 3 приводится в движение скрепленный с ним золотник 6, при этом шпойка 9, двигаясь по осевому пазу на внутренней поверхности корпуса 1, удерживает его от проворота. В результате этого изменяется взаимное расположение сектора, занятого соплами 14, и секторной проточки 15 в золотнике 6, и часть сопел перекрывается (фиг.7). При дальнейшем перемещении рычага 4 до положения "Стоп" сектор, занятый соплами, полностью перекрывается золотником 6 (фиг.10 и 11). Происходит остановка турбины.

Регулирование турбины (как и в прототипе) осуществляется за счет плавного перекрытия сопел при перемещении диска соплового аппарата-3. Отличие предлагаемой конструкции заключается в том, что при изменении режима работы происходит не только сопловое регулирование, но и изменение взаимного положения диска 3 сопловаго аппарата и рабочего колеса 11. Так, при измерении режима от "Полной нагрузки" к

"Частичной нагрузке" перекрывается ряд

17459О i крайних сопел, что уменьшает расход газа.

Одновременно с этим увеличивается зазор д1 что резко повышает потери течения ак1 тивного гаЗа через рабочее колесо и утечки газа в радиальный зазор. Одновременно возрастают потери от дискового трения и вентиляции на неактивной дуге.

Для изменения режима работы турбины в зоне, близкой к "Полной нагрузке", требуется значительно меньшее перемещение рычага 4 Л Х и Л Х1 на фиг.15). Это делает турбомашинуудобной в работе, улучшаетее эксплуатационные качества, что в итоге увеличивает ее экономичность.

Кольцевые канавки 16 и 17 дополнительно повышают чувствительность турбины при ее регулировке, так как при режиме

"Полная нагрузка" кольцевые канавки лишь незначительно увеличивают потери на дисковое трение (на фиг. 13 показано стрелками), а при перемещении соплового аппарата на режим "Частичная нагрузка" благодаря расположенным напротив друг друга канавкам 16 и 17 увеличение массы воздуха в зазоре между диском 3 соплового аппарата и рабочим колесом 11 вызывает дополнительные потери на дисковое тре-. ние и вентиляцию (на фиг. 14 показано стрелками). Благодаря кольцевым канавкам

16 и 17 для изменения режима. работы турбины в зоне, близкой к "Полной нагрузке", требуется еще меньшее перемещение рычага 4 (Ь Х2 на фиг. 15); чем в турбине без проточек, что дополнительно повышает эксплуатационные качества и экономичность турбомашины. график (фиг.15) иллюстрирует Рабочий процесс регулирования: кривая 18 — для прототипа; кривая 19 — для турбины по п.1; кривая 20 — для турбины с проточками по

5 п.2.

Для возможности обеспечения режима

"Стоп" длины дуг выходного окна золотника о. и сопел не должны быть больше 180 .

10 Формула изобретения

1. Регулируемая парциальная турбина, содержащая установленный в корпусе поворотный сопловой аппарат с рйчэгом и соплами, последние из которых размещены в

15 секторе диска саплового аппарата, рабочее колесо и впускной канал, сообщенный с сопловым аппаратом, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, она снабжена устройством осевого перемеще20 ния соплового аппарата, выполненным в виде золотника с секторной проточкой, сообщенной с соплами и впускным каналом, и размещенного перед сопловым аппаратом в корпусе, а последний выполнен с осе25 вым пазом на внутренней поверхности для обеспечения осевого перемещения золотника и винтовой проточкой, причем в последней размещен рычаг.

2. Турбина поп.1,.отличаю щая ся

30 тем, что секторная проточка выполнена с длиной дуги, равной длине дуги сектора сопл.

3. Турбина по п.2, отличающаяся тем, что на дисках рабочего колеса и сопло35 Bolo аппарата выполнены расположенные напротив друг друга кольцевые канавки.

1745981

174598) 1745981

1745981

Составитель Ю. Кузнецов

Техред М.Моргентал Корректор. M. Шароши

Редактор Т. Зубкова

Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2376 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5