Турбодетандер высокого давления

 

г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПЛтЕНЮ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

1 (21) 4953929/06 (22) 28.О6.91

- (48)30.1193 Бюл. f443-44 .. p1) Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники (72) Крылов ЕП„Леонов АИ. (73) Всесоююы научно-исследовательский институт гелиевой техники . (В) RU (1Ц 2003932 Cl (51) Р ZS В 11 00 (54) ТУРЬОДЕТАНДЕР ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (57) Использование: в криогенной технике. Сущность изобретения: тормозное устройство выполнено в виде вихревого компрессора с зеркально расположенными колесами, лопатки которых выполнены в теле вала; что позволяет повысить надежность и экономичность турбодетандера. 3 итт

2003932 вого компрессора с зеркально расположенными колесами, лопатки которых выполнены, например, в теле вала, 50

Для экономии рабочего газа и повышения надежности работы газовых опор выход газа иэ вихревого компрессора соединен с линией подачи газа на опоры.

Благодаря такому исполнени1о тур одетандера значительно упрощается и становится более надежной и работоспособной конструкции тормозного устройства, которая значительно сокращает габариты машиИзобретение относится к области энергетики, а именно к ниэкотемпературным турбодетандерам высокого давления, приM8HRBMblM в криогенной технике для понижения энтапьпии рабочего тела. 5

Известны турбодетандеры для расширения потока газа высокого давления (до 20

МПа на входе в машину), выполненныедвухступенчатыми, двухроторными, состоящие из ротора (вала) на опорах с газовой смазкой . и центробежного компрессора на консоли . вала, противоположной консоли с турбинным колесом, который служит в качестве тормозного устройства (1), Недостатком этих турбодеттандеров являются большие осевые усилия на подпятник, что требует создания подпятника с большими диаметрами, которые ненадежны в работе.

Известен также турбодетандер высоко- 20

ro давления, принятый за прототип, содержащий корпус и размещенный в нем вал с турбинными колесами, расположенными по обе стороны тормозного устройства, в котором на рабочих поверхностях подпятника выполнены профилированные углубления (2).

Недостатком этого турбодетандера является то, что указанные углубления не могут создавать нагнетательного действия; а 30 могут. только играть роль подушки, когда в предлагаемом техническом решении газ от вихревого компрессора подается во все опоры как источник газовой смазки, экономя при этом рабочий гаэ, подаваемый на расширение.

Целью изобретения является обеспечение работоспособности турбодетандера при расширении газа высокого давления при малых расходах, повышение надежно- 40 сти, Поставленная цель достигается тем, что в турбодетандере, содержащем корпус и размещенный в нем вап с опорами и турбинными колесами, расположенными на валу 45 по обе стороны тормозного устройства, тормозное устройство выполнено в виде вихрены, позволяя отказаться от громоздкого масляного агрегата.

На фиг.1 представлен турбодетандер с вихревым компрессором-тормозом; на фиг,2 — турбодетандер с питанием опор от вихревого компрессора; на фиг.3 — сечение рабочего колеса вихревого компрессора.

Турбодетандер содержит вал 1 ступенчатого типа с консольно расположенными рабочими колесами 2 и 3 первой и второй турбинных ступеней соответственно, установленных на опорах 4 в корпусе 5.

В центральной части вала 1 между опорами 4 размещено тормозное устройство 6, выполненное в виде вихревого компрессора с зеркально расположенными колесами 7,, лопатки 8 которых выполнены, например, в теле вала 1. В корпусе 5 выполнены торообразные каналы 9, являющиеся диффуэором компрессора, с входом 10 и выходом l1.

Выход 11 газа с рабочего колеса 7 вихревого компрессора может быть соединен через вентиль 12 с линией 13 подачи сжатого газа в опоры 4.

Для подачи газа высокого давления на рабочее колесо 2 первой ступени турбодетендера служит коллектор 14, турбинные ступени 2 и 3 соединены между собой промежуточным коллектором 15, а патрубок 16 служит для выхода газа, расширенного в турбодетандере, Для подачи рабочего газа в тормозное устройство 6 на лопатки 8 колес

7 вихревого компрессора служит трубопровод 17.

Турбодетандер работает следующим образом.

Газ, подлежащий расширению, пад высоким давлением по коллектору 14 поступа-. ет на рабочее колесо 2, расширяется до расчетного промежуточного давления и по коллектору 15 подается на рабочее колесо

3 второй ступени турбодетандера, где расширяется с понижением температуры до конечного давления и по патрубку 16 направляется в охлаждающую систему, например криогенную установку (не показана).

Рабочий газ тормозного устройства 6 по трубопроводу 17 поступает на лопатки 8 колес 7 вихревого компрессора, претерпевает многократное сжатие в торообраэном канале 9 (диффузоре) компрессора и, создавая высокий напор, поглощает мощность турбинных ступеней, противодействуя осевому усилию параллельно работающей турбинной ступени. Часть газа, сжатого в компрессоре, через вентиль 12 по линии 13 падается на опоры 4, устраняя необходимость в дополнительном рабочем газе, подаваемом на опоры 4 в ранее известных машинах, чем

2003932 достигается его экономия, а также обеспечивается надежность работы опор, так как исключаются отказы в подаче рабочего газа на опоры.

Создание тормозного устройства такого типа обеспечивает простоту конструкФ

Формула изобретения

ТУР БОДЕТАНДЕР ВЫСОКОГО ДАВ-.

ЛЕНИЯ, содержащий корпус и размещенный в нем вал с опорами, расположенными по обе стороны тормозного устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения ции, уравновешенность вала и надежность в работе. (56) Ардашев В.Н., Бабичев M,Ñ. и др. Труды

5 МВТУ, 1974, ¹ 193, с. 6, рис. 2.

Авторское свидетельство СССР № 415458. кл. F 25 В 11/00, опублик. 1974. надежности и экономии, тормозное устройство выполнено в виде вихревого комп рессора с зеркально расположенными колесами, лопатки которых выполнены в теле вала, выход газа из компрессора сое динен с линией подачи газа на опоры.

2003932

ПроизводСтвенно-издательские комбинат "Патент". г. Ужгород. ул.Гагарина, т От

Редактор Н. Цалихина

Заказ 3321

Составитель Е. Крылов

Техред МгМоргентал Корректор Н. Милюкова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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