Компактный турбоконденсатный насос

 

Изобретение относится к насосам и компрессорам необъемного вытеснения и касается турбоконденсатных и турбопитательных насосов. Компактный турбоконденсатный насос содержит ротор (1), на котором последовательно расположены колесо турбины (2), барабан (3) с глухими отверстиями (4) и центробежное колесо (5). Ротор размещен в корпусе (6), на внутренней поверхности которого имеется винтовой канал (11). Канал (11) соединен дросселями (13) с кольцевой камерой (12), в которую поступает охлаждающая жидкость. Пар, вращая колесо турбины (2) и распространяясь в канал (11) под воздействием вращения барабана (3), перемещается по каналу (11), смешивается с охлаждающей водой, конденсируется и вся среда перемещается в колесо (5), отвод (15) и выходной патрубок (16). Использование изобретения позволит уменьшить габариты насоса и повысить его КПД. 3 ил.

Изобретение относится к насосам и компрессорам необъемного вытеснения, имеющим турбопривод, и может быть использовано для паротурбинных и других энергетических установок.

Известны паротурбинные установки, включающие паровую турбину, конденсатор смешения, конденсатный и питательные насосы, и выполненные отдельными узлами. Недостатком таких установок является большой вес, большие габариты, сложность и вследствие этого низкая надежность, (см. напр. А.Г. Касапкин. Основные процессы и аппараты химической технологии. (М.: Изд. Химической лит. 1961, с. 394).

Известна конструкция турбомашины, у которой рабочее колесо содержит решетку лопастей, образующих непрерывную волнистую замкнутую линию переменной кривизны, что позволяет осуществлять рабочий процесс без направляющих аппаратов, (см. напр. Патент Франции 2538447, 2552491, F 01 D 5/14; F 04 D 29/38).

Известны турбонасосы, в которых в качестве привода используется паровая турбина (см. напр. Б.М. Певзнер. Судовые центробежные и осевые насосы. Л.: Судостроение, 1964, с. 208, рис.108). В таких насосах отвод отработанного пара осуществляется по трубопроводу в конденсатор, расположенный отдельно и занимающий большие габариты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является насос (Патент России 2005916, F 04 D 3/02), у которого на внутренней поверхности корпуса выполнен винтовой канал, а в корпусе установлен ротор с наружной конической частью, на которой выполнены глухие отверстия.

Целью изобретения является снижение габаритов, повышение надежности и КПД.

Эта цель достигается тем, что проточные части турбины, насоса с винтовым каналом и центробежного насоса непосредственно соединены по рабочей среде и установлены последовательно, а на корпусе размещена кольцевая камера, служащая всасыванием насоса и соединенная с винтовым каналом с помощью дросселей, выполненных в виде сопел и направленных по потоку.

Предлагаемое изобретение характеризуется следующими новыми признаками: - проточные части турбины, насоса с винтовым каналом и центробежного насоса непосредственно соединены по рабочей среде друг с другом, и их рабочие колеса размещены на одном валу и установлены последовательно.

- кольцевая камера для подвода жидкости соединена с винтовым каналом с помощью дросселей, оси которых направлены в сторону вращения по потоку.

В результате наличия этих признаков компактный турбоконденсатный насос приобретает новое свойство - непрерывное преобразование рабочего тела - пара в конденсат и далее непрерывно по длине каналов неподвижной решетки и центробежного колеса увеличение давления в жидкости.

Таким образом, новая совокупность признаков предлагаемого технического решения и новое семейство позволяет сказать, что устройство отвечает признаку существенные отличия.

На фиг. 1 - представлен компактный турбоконденсатный насос.

На фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

На фиг. 3 - вид Б на фиг. 2.

Насос состоит из ротора 1, имеющего колесо турбины 2, конический или цилиндрический барабан 3 с рабочими органами в виде глухих отверстий 4 и центробежного колеса 5 и размещенного в корпусе 6, в котором имеется паровая камера 7 с сопловой коробкой 8, патрубком 9 и камерой выхлопа 10, а также винтового канала 11, расположенного по всей длине барабана 3, на котором расположена кольцевая камера 12, соединенная с винтовым каналом 11 дросселями 13, размещенными равномерно по винтовому каналу 11, и имеющая всасывающий патрубок 14. За винтовым каналом 11 установлено центробежное колесо 5, имеющее отвод 15 и напорный патрубок 16.

Насос работает следующим образом. Рабочая среда, например водяной пар, поступает в патрубок 9, затем в паровую камеру 7 и сопловую коробку 8, приводит во вращение колесо турбины 2, закрепленное на роторе 1, при вращении которого в глухих отверстиях 4, имеющих полукруглую форму, под воздействием центробежных сил возникают вихри, которые распространяются в винтовой канал 11 и перемещают находящийся в ней отработавший пар, при этом в камере выхлопа турбины 10 понижается давление. По всасывающему патрубку 14 охлаждающая жидкость, например вода, поступает в кольцевую камеру 12 и через дроссели, служащие для регулировки расхода воды поступает в винтовой канал 11, где смешиваясь с отработавшим паром конденсирует его. Сконденсированный пар и охлаждающая вода далее перемещаются по винтовому каналу 11. Давление в потоке увеличивается, и он поступает на вход центробежного колеса 5, в отвод 15 и выходной патрубок 18.

Таким образом, в одной конструкции компактного турбонасоса совмещены паровая турбина, компрессор, конденсатор смешения, конденсатный и питательный насосы, что позволяет осуществлять непрерывное преобразование рабочего тела, например водяного пара в жидкость и повысить ее давление. Это позволяет существенно уменьшить вес и габариты всей энергетической установки, а также повысить ее КПД за счет уменьшения потерь по трактам, соединяющим отдельные компоненты энергетической установки и высокой эффективности конденсатора смешения.

Формула изобретения

Компактный турбоконденсатный насос, содержащий ротор с размещенными на нем колесом турбины, коническим или цилиндрическим барабаном с выполненными на нем глухими отверстиями полукруглой формы и центробежным колесом, размещенный в корпусе, имеющем подводящий патрубок, паровую камеру, сопловую коробку и камеру выхлопа турбины, а также винтовой канал, охватывающий барабан, и отвод с выходным патрубком, отличающийся тем, что камера выхлопа турбины по рабочей среде соединена непосредственно с винтовым каналом и центробежным колесом, которые расположены последовательно, а на корпусе размещена всасывающая кольцевая камера, соединенная с винтовым каналом дросселями, установленными равномерно по винтовой линии с осями, направленными в сторону вращения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3