Роторная машина
Изобретение относится к машиностроению. Роторная машина включает рабочую ступень. Рабочая ступень содержит корпус с патрубками и установленный в нем на валу с возможностью вращения ротор. Ротор имеет винтовые многозаходные рабочие каналы. Рабочие каналы плотно перекрыты корпусом и расположенными перпендикулярно ротору вращающимися заслонками. Ступени на валу закреплены попарно с размещением в центре зоны высокого давления или разрежения. Заслонки выполнены гибкими из пакетов упругих жаростойких листов с антифрикционными износостойкими покрытиями или прокладками. Техническим результатом является увеличение производительности и мощности, упрощение конструкции машины, а также обеспечение компенсации осевых усилий. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании расширительной машины для цикла Ренкина, в двигателях внешнего и внутреннего сгорания, а также в паровых и пневматических приводах и компрессорах.
Известна роторная машина, рабочая ступень которой содержит корпус с патрубками подвода и отвода рабочего тела и установленные в нем два винтовых ротора, имеющие многозаходные, входящие в плотное зацепление профили с образованием одного рабочего канала [Михайлов А.К., Ворошилов В.П. Компрессорные машины. М.: Энергоатомиздат.1989 г., стр. 24, рис. 1.17 и 1.18]. Данная роторная машина типично используется в качестве компрессора, но возможно ее применение и в качестве паровой расширительной машины [Патент РФ 2374455].
Недостатками роторных машин этого типа являются:
- Низкая производительность или мощность единичной установки из-за участия в работе только одного из шести каналов;
- Сложность конструкции, в том числе из-за требования высокой точности изготовления плотно установленных взаимно контактирующих вращающихся элементов и системы компенсации осевых усилий;
- Низкая надежность из-за больших некомпенсированных осевых и радиальных усилий роторов;
- Неприспособленность для работы в циклах ДВС и других.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является роторная машина, содержащая рабочую ступень, которая включает ротор, имеющий шестизаходный глобоидальный профиль с рабочими каналами, плотно перекрытыми корпусом и установленными перпендикулярно ротору двумя вращающимися заслонками. Заслонки выполнены из антифрикционного износостойкого пластика с предельной температурой применения до 300°C. Обе заслонки установлены зеркально симметрично. За счет этого компенсируются радиальные усилия и заслонки могут вращаться, так как закреплены на звездочках, которые установлены на валах. Заслонки и звездочки имеют по 11 лучей, лучи заслонок выполнены прямыми с постоянной шириной. Эта роторная машина имеет одну ступень и используется в качестве компрессора, причем в работе задействованы все каналы, и в одной ступени обеспечивается повышение давления до 25 и более раз. В корпусе также установлены патрубки для подвода рабочего тела и отвода сжатого рабочего тела. Для компенсации осевого усилия полости нагнетания и всасывания сообщаются сложной системой каналов. Кроме того, рабочие каналы, звездочки и заслонки имеют сложную геометрию и требуют высокой точности и качества изготовления [Михайлов А.К., Ворошилов В.П. Компрессорные машины. М.: Энергоатомиздат.1989 г., стр. 221, рис. 7.17].
Недостатками роторных машин этого типа являются:
- Низкая производительность или мощность единичной установки;
- Сложность конструкции, в том числе из-за требования высокой точности изготовления плотно установленных взаимно контактирующих вращающихся элементов и системы компенсации осевых усилий;
- Неприспособленность для работы в циклах Ренкина, ДВС и других, так как не предполагается использование роторной машины для расширения рабочего тела, не предусматривается регенерация тепла, заслонки не выдерживают высокой температуры и не компенсируют больших температурных расширений.
Предлагаемым изобретением решаются задачи увеличения производительности и мощности установки, упрощения конструкции с обеспечением компенсации осевых усилий, уплотнений вала и возможности применения ее для высокоэкономичной работы в циклах, включая цикл Ренкина и ДВС.
Для достижения этого технического результата в роторной машине, включающей рабочую ступень, которая содержит корпус с патрубками и установленный в нем на валу с возможностью вращения ротор, имеющий винтовые многозаходные рабочие каналы, плотно перекрытые корпусом и расположенными перпендикулярно ротору вращающимися заслонками, согласно изобретению предлагается ступени на валу закрепить парами с размещением в центре зоны высокого давления или разрежения, а заслонки выполнить гибкими из пакетов упругих жаростойких листов с антифрикционными износостойкими покрытиями или прокладками.
Дополнительно предлагается заслонки устанавливать с заглублением оси их вращения вплоть до поверхности образующего цилиндра ротора.
Причем предлагается устанавливать на роторе три и более заслонки.
Кроме того, предлагается в корпусе ступеней расширения устанавливать патрубки промежуточного отбора рабочего тела.
Кроме того, предлагается подключать ступень сжатия к ступени расширения через камеру сгорания.
Кроме того, предлагается подключать подводящими патрубками ступень сжатия к ступени расширения и в корпусе ступени расширения за подводящими патрубками в зонах высокого давления устанавливать свечи и/или топливные форсунки.
Кроме того, ступени сжатия и расширения предлагается включить патрубками в контур циркуляции рабочего тела: ступень сжатия, регенераторы, горячий теплообменник, ступень расширения с патрубками отбора рабочего тела, регенератор и холодный теплообменник.
Выполнение роторной машины из установленных на валу парами ступеней, причем с размещением в центре зоны высокого давления или разрежения, позволяет не только кратно увеличить производительность (компрессор) или мощность (расширительная машина) единичной установки, но и одновременно взаимно компенсировать осевые усилия от ступеней, а также снизить перепады давления на уплотнениях и соответственно требования к конструкции уплотнений вала, существенно упростить конструкцию в целом.
Выполнение заслонок гибкими из пакетов упругих жаростойких листов с теплоизолирующими и антифрикционными износостойкими покрытиями или прокладками позволяет путем гибкой компенсации неточностей изготовления и температурных расширений еще более упростить конструкцию роторной машины, а также использовать ее в циклах ДВС, Ренкина и других циклах при высокой температуре рабочего тела.
Дополнительно увеличить объем рабочих каналов и их количество и таким путем поднять производительность или мощность роторной машины позволяют следующие признаки:
- Заглубление оси вращения заслонок вплоть до внешней поверхности образующего цилиндра ротора - увеличивает объем рабочих каналов за счет их заглубления.
- Установка вокруг ротора трех и более заслонок - увеличивает объем за счет большего числа рабочих каналов.
Дополнительный признак - установка в корпусе ступени расширения патрубков промежуточного отбора рабочего тела - позволяет использовать тепло частично отработанного в ступени расширения рабочего тела (например, пара) для регенеративного подогрева и/или теплоснабжения и за счет этого повысить экономичность роторной машины.
Подключение ступени сжатия к ступени расширения через камеру сгорания позволяет применить предлагаемую роторную машину в силовом цикле, подобном циклу газовой турбины с изобарным подводом тепла.
Подключение ступени сжатия подводящими патрубками к ступени расширения с установкой в ее корпусе за подводящими патрубками в зонах высокого давления пары свечей и/или топливных форсунок обеспечивает регулируемый объем камеры сгорания непосредственно в каналах и позволяет применить роторную машину в силовых циклах, подобных циклам ДВС.
Включение ступени сжатия и расширения патрубками в контур циркуляции рабочего тела: ступень сжатия, регенераторы, горячий теплообменник, ступень расширения с патрубками отбора рабочего тела, регенератор и холодный теплообменник, позволяет применить предлагаемую роторную машину в замкнутых циклах. Это циклы холодильной машины или кондиционера, силовой цикл двигателя внешнего сгорания и цикл Ренкина с паром или органическим теплоносителем, причем экономичные с регенерацией.
На фиг. 1 схематически показан вариант расширительной роторной машины, на фиг. 2 и 3 показаны вид Б и сечение А-А рабочего канала с уплотнением его предлагаемой конструкцией гибкой заслонки, а на фиг. 4 и 5 также приведены схемы выполнения рабочих каналов и их перекрытия заслонкой. Варианты включения роторной машины в силовые циклы показаны на фиг. 6-8: На фиг. 6 - в цикл типа газовой турбины, на фиг. 7 - в замкнутые циклы и на фиг. 8 - в паровой цикл Ренкина.
Роторная машина расширительного типа, например приводная, работающая на сжатом воздухе или паре, фиг. 1, включает по крайней мере пару рабочих ступеней, правую и левую, которые установлены зеркально, с расположением зоны высокого давления в середине между ними. Это обеспечивает взаимную компенсацию осевых усилий и увеличение в два раза мощности установки, причем без необходимости использования уплотнения на стороне высокого давления. Каждая ступень содержит установленный в корпусе 1 ротор 2, имеющий винтовые многозаходные рабочие каналы 3, образованные винтовыми перегородками 4, и при этом направления их навивок в ступенях выполняются противоположными. Каналы 3 плотно перекрыты корпусом 1 и заслонками 5, закрепленными на звездочках 6, установленных на валах 7 зеркально симметрично по отношению к ротору 2.
Перед каждой заслонкой 5 в зоне ее входа в рабочий канал 3 в корпусе 1 с обеих сторон от роторов 2 установлены патрубки 8 сжатого рабочего тела, служащие для его подвода, показано стрелкой 9. Штриховкой показан текущий объем 10 канала 3 в процессе расширения рабочего тела. В корпусе 1 также установлены патрубки 11 промежуточного отбора рабочего тела, а стрелкой 12 показан его выхлоп в патрубки 13. Роторы 2 закреплены на валу 14. Вал служит для отбора мощности и выводится из расширительной машины 15 через уплотнение 16 простейшего типа, так как давление в выхлопе близко к атмосферному, то конструкция машины упрощается.
На фиг. 2 и 3 показаны вид Б и сечение А-А рабочего канала 3 с уплотнением между его винтовыми перегородками 4 звездочки 6 предлагаемой гибкой заслонкой 5, выполненной из пакетов упругих жаростойких листов 17, 18, например из листов титана или жаростойкой стали, и антифрикционными износостойкими покрытиями или прокладками 19. При этом первый по ходу движения звездочки лист 17 может быть выполнен с краями, отогнутыми назад по ходу движения, то есть в зону более высокой температуры и высокого давления, которая обозначена Р+. Упругие листы, особенно с отогнутыми краями, увеличивают степень гибкой компенсации, и рабочий канал может выполняться в значительной мере с произвольным профилем.
Прокладки 19 располагаются в зоне подвижного контакта между листами 17 и винтовыми перегородками 4 канала 3. Для увеличения ресурса пакет может набираться несколькими парами листов 17 и прокладок 19. Кроме того, последний лист 18 может быть меньшего размера, чем ширина канала 3, и служить для лучшего распределения усилий от листов 17 на звездочку 6.
Предлагаемые конструкции ротора 2 и рабочих каналов 3 показаны на фиг. 4 и 5 как схемы их перекрытия гибкими заслонками 5, вращающимися на валах 7. Вход сжатого и выхлоп отработанного рабочего тела условно показан стрелками 9 и 12. В прототипе, фиг. 4, ротор 2 выполнен в форме цилиндра с винтовыми проточками прямоугольного сечения, которые и являются рабочими каналами 3, разделенными винтовыми перегородками 4.
Дополнительно предлагается, фиг. 5, увеличить диаметр ротора 2, тогда вокруг него можно установить три и более заслонки 5 с соответствующим увеличением производительности. Объем рабочих каналов 3 также возможно увеличить, фиг. 5, устанавливая заслонки с заглублением оси их вращения вплоть до поверхности образующего цилиндра ротора. При этом вершины заслонок заглубляются в тело ротора 2, как показано пунктиром 20. Заглубление оси вращения вала и заслонок в ротор 2, фиг. 5, даже при сохранении неизменной площади сечения каналов 3 значительно увеличивает их объем за счет заглубления и их искривления вокруг круглой проточки 21. При этом число перекрытых заслонкой 5 каналов увеличивается на фиг. 5 с трех до пяти, а ротор 2 выполняется подобно червячному колесу с круглой проточкой 21 (показано пунктиром), что обеспечивает многократное увеличение производительности и мощности.
Роторная машина, фиг. 1, может быть компрессором. Вал 14 подключается к двигателю со сменой вращения вала 14 и заслонок 5. Патрубки 13 соединены с атмосферой, а патрубки 8 сжатого воздуха - с ресивером.
Роторная машина может применяться в силовых циклах. В цикле типа газовой турбины, фиг. 6, - с подключением ступени сжатия к ступени расширения через камеру сгорания. В циклах ДВС - с установкой в корпусе ступеней расширения за подводящими патрубками в зонах высокого давления пар свечей и/или топливных форсунок. В замкнутых циклах, фиг. 7, двигателей внешнего сгорания и других - с контуром циркуляции рабочего тела.
Здесь также используются пары рабочих ступеней, но с одинаковым направлением навивок рабочих каналов 3. Ступени устанавливаются на общем валу с размещением в центре зоны высокого давления. Это обеспечивает взаимную компенсацию осевых усилий роторов и возможность использования между ступенями на стороне высокого давления уплотнения простейшего типа благодаря малому перепаду давления между ними.
В роторной машине цикла типа газовой турбины, фиг. 6, справа расположена ступень компрессора 22 с ротором 2, гибкими заслонками 5, патрубками высокого давления 8 и всасывающим патрубком 23, а слева - ступень расширения 24 с патрубками высокого давления 8 и выхлопным патрубком 25. Роторы 2 ступеней закреплены на валу 14 с расположением зоны высокого давления между ними, и этим компенсируются осевые усилия. Вал 14 установлен в подшипнике 26 на его выходе, так как он установлен на всасе, используется подшипник 27, причем без уплотнения, что упрощает конструкцию машины. Выхлопной патрубок 25 ступени расширения 24 выхлопным газоходом 28 подключен к регенеративному теплообменнику 29 и далее к атмосфере, а патрубок высокого давления 8 компрессора 22 трактом 30 подключен последовательно к теплообменнику 29, камере сгорания 31 и к парубку высокого давления 8 ступени расширения 24.
Отметим, что роторная машина для цикла ДВС в варианте без регенерации тепла выхлопа выполняется еще проще, прямым соединением патрубками высокого давления 8 ступени компрессора 22 со ступенью расширения 24 с установкой в ее корпусе за подводящими патрубками в зонах высокого давления пары свечей и/или топливных форсунок.
Пара ступеней сжатия 22 и расширения 24, установленных на общем валу 14, могут использоваться в замкнутых циклах типа силового цикла двигателя внешнего сгорания и других циклах по схеме фиг. 7. В контур циркуляции рабочего тела входят ступень сжатия (компрессор) 22, регенераторы 32, 33 теплоты выхлопа и промежуточных отборов ступени расширения 24 с патрубками отбора 11 и горячий теплообменник 34. При этом горячий теплообменник 34 с одной стороны трубопроводами 35 включен в контур циркуляции рабочего тела, а с другой подключен к горячему источнику 36. В контур циркуляции рабочего тела входит и холодный теплообменник 37, охлаждаемый холодным потоком теплоносителя из окружающей среды. Таким образом, ступени сжатия 22 и расширения 24 включены в контур циркуляции рабочего тела: ступень сжатия 22, регенераторы 32 и 33, горячий теплообменник 34, ступень расширения 24 с патрубками отбора рабочего тела 11, регенератор 32 и холодный теплообменник 37.
Особо следует рассмотреть цикл Ренкина, используемый на тепловых электростанциях. Здесь пар расширяется в сотни и тысячи раз от давления в сотни атмосфер до глубокого вакуума. Такое срабатывание давления может быть обеспечено последовательным включением всего двух, трех ступеней расширения предлагаемой конструкции. Расширительная машина с двумя последовательно включенными парами ступеней высокого давления 38 и низкого давления 39, установленными последовательно и подключенными паропроводами 40 к котлу 41, показана на фиг. 8.
Работа
При работе роторной машины 15 расширительного типа, фиг. 1, сжатое рабочее тело, например сжатый воздух или пар, вводится через подводящие патрубки 8, как условно показано стрелками 9, в рабочие каналы 3 перед заслонками 5, одновременно в правую и левую ступени, и при этом нет необходимости использования уплотнения на стороне высокого давления.
С дальнейшим поворотом вала 14 и роторов 2 каналы 3 перемещаются относительно корпуса 1 и отключаются от патрубка 8, а заслонки 5, гибко деформируясь, входят в каналы 3, плотно перекрывают их сечения и выделяют в этих замкнутых объемах порцию пара. Пар давит на винтовые перегородки 4 канала 3 и заслонку 5, расширяется в выделенном штриховкой объеме 10 рабочего канала 3, совершает перемещение и полезную работу. Кроме того, доля частично расширившегося пара при совмещении объема 10 с отверстием патрубка 11 промежуточного отбора может быть отведена для теплофикации и/или регенерации тепла, обеспечивая повышение экономичности цикла.
Расширение пара заканчивается с открытием канала 3 на выхлоп при выходе луча заслонки 5 из зацепления, причем канал 3 снова начинает заполняться паром от второго патрубка 8, и вторая заслонка 5 выделяет следующую порцию пара. Отработавшее рабочее тело поступает на выхлоп через отводящие патрубки 13, как показано стрелками 12. Отметим, что уплотнение 16, препятствующее потере отработавшего рабочего тела по вращающемуся валу 14, например, у работающей на сжатом воздухе расширительной машины 15, эксплуатируется в весьма благоприятных условиях.
Заслонки 5 закреплены на звездочках 6, установленных на валах 7, причем лучи звездочек 6, воспринимающие силы давления, свободно, с зазором проходят рабочие каналы 3 и вращаются согласованно с ротором 2 без прямого силового контакта этих элементов - 6 и 2. Уплотнение зазоров и температурных расширений компенсируется упругим расширением заслонок 5 благодаря их выполнению из пакетов упругих жаростойких листов 17, 18 с антифрикционными износостойкими покрытиями или прокладками 19, как показано на фиг. 2 и 3, вид Б и сечение А-А.
Уплотнение работает надежно, так как длительный поочередный износ пакета из нескольких пар листов 17 и прокладок 19 позволяет значительно увеличить ресурс роторной машины. Отметим, что эта конструкция работоспособна и в высокотемпературных циклах типа газовых турбин и ДВС, причем наибольшую компенсацию обеспечивают листы 17 с отогнутыми назад краями, фиг. 3, за счет их больших размеров и так как на отогнутые края действует еще и давление Р+, прижимающее листы 17 к винтовым перегородкам 4 каналов 3.
При работе роторной машины ее производительность и мощность пропорциональны скорости вращения вала 14 и рабочему объему каналов 3 в роторе 2. Соответственно, важно увеличивать число и объем рабочих каналов 3. Увеличение объема рабочих каналов можно обеспечить заглублением заслонок 5 в тело ротора 2, как показано на фиг. 5. Причем заглубление оси вращения заслонок 5 может выполняться вплоть до поверхности образующего цилиндра ротора 2 с искривлением каналов 3 вокруг проточки 21 и заглублением каналов в тело ротора 2, как показано пунктиром 20, фиг. 5, как в колесе червячной передачи. Отметим, что при этом число перекрытых каждой заслонкой 5 каналов увеличивается с трех на фиг. 4 до пяти фиг. 5. Число каналов и соответственно рабочий объем дополнительно можно увеличить установкой трех и более заслонок 5, естественно при увеличении диаметра ротора 2. В итоге производительность и мощность роторной машины возрастают многократно.
Для работы роторной машины, фиг. 1, в качестве компрессора вал 14 подключается к двигателю с противоположным направлением вращения вала 14 и заслонок 5. Воздух поступает через патрубки 13 в открытые каналы 3. Далее, по мере вращения роторов 2 каналы 3 перекрываются заслонками 5 и в выделенных объемах 10 воздух сжимается движущимися заслонками 5 до тех пор, пока каналы 3 не войдут в зону подключения патрубков 8 сжатого рабочего тела и порции сжатого воздуха не выдавятся в ресивер.
Работа роторной машины в силовых циклах, например, типа газовой турбины, фиг. 6, с подключением ступеней через камеру сгорания 31 не отличается от описанной выше. Воздух всасывается через патрубок 23, сжимается в ступени компрессора 22, далее нагнетается по тракту 30 в ступень расширения 24, причем движется по ступеням 22, 24 в одном направлении, на проход. Между ступенями к рабочему телу подводится тепло, причем в процессе, близком к изобарному. Сначала воздух подогревается в регенеративном теплообменнике 29 теплом выхлопа и/или промежуточных отборов из патрубков 11 средой, которая подается по газоходу 28 из выхлопа 25 и/или из патрубков отбора 11 расширительной ступени, обеспечивая повышение экономичности цикла. Основное тепло в цикл вводится в камере сгорания 31 путем сжигания топлива в потоке воздуха, затем продукты сгорания расширяются в ступени 24 с передачей полученной мощности через вал 14, установленный в подшипниках 26 и 27, на привод компрессора 22 и электрогенератора.
Отметим, что роторная машина с компрессором 22, напрямую соединенная патрубками 8 со ступенью расширения 24, при установке в корпусе расширения за подводящими патрубками в зонах высокого давления пары свечей и/или топливных форсунок может работать в цикле ДВС. Воздух или смесь воздуха с горючим всасывается, фиг. 6, по патрубку 23, сжимается в ступени компрессора 22 и нагнетается по патрубкам 8 сразу в ступень расширения 24. Здесь в выделенный объем 10 после его отключения от патрубков 8 через форсунки впрыскивается топливо или подается искра и обеспечивается быстрое сгорание топлива и подвод тепла с повышением давления и температуры. Затем высокотемпературные продукты сгорания расширяются, совершая работу по описанному выше принципу, и вращают вал 14. В карбюраторном цикле ДВС со смесью воздуха с горючим используется зажигание, а в цикле дизеля - топливные форсунки, причем при задержке искры или впрыска можно регулировать объем 10 камеры сгорания (рабочего канала).
При работе пары ступеней сжатия 22 и расширения 24, фиг. 7, установленных на общем валу 14, в замкнутых циклах типа газовой холодильной машины, силового цикла двигателя внешнего сгорания и других циклов, принцип действия роторной машины не изменяется. Рабочее тело входит в ступень сжатия (компрессор) 22 по трубопроводу 35, в нем сжимается и поступает в регенераторы 32, 33. В них рабочее тело подогревается за счет теплоты выхлопа и промежуточных отборов, поступающих из патрубков 11 ступени расширения 24, обеспечивая повышение кпд цикла. Основное тепло подводится в горячем теплообменнике 34 от внешнего источника - подогревателя 36. Затем горячее рабочее тело по трубопроводу 35 поступает для совершения полезной работы в ступень расширения 24. Далее рабочее тело после выхлопа из расширительной машины 24 охлаждается в регенеративном теплообменнике 32, отдавая тепло, охлаждается в холодном теплообменнике 37 со сбросом тепла в окружающую среду потоком теплоносителя и снова поступает в компрессор 22. Затем цикл повторяется. Работа ступеней 22 и 24 такова, как описано выше, осевые усилия ступеней взаимно компенсируются.
В паровом цикле Ренкина с высоким давлением пара применяется роторная машина, фиг. 8, с последовательным включением двух и более пар ступеней. Перегретый пар высокого давления из котла 41 по паропроводу 40 поступает, как показано стрелкой 9, в блок 38 высокого давления и здесь расширяется до более низкого давления. Далее пар по паропроводам 40 возвращается в котел 41, повторно перегревается и по паропроводам 40 подается в блок 39 низкого давления. В блоке 39 низкого давления пар расширяется до глубокого вакуума и по патрубку 13 низкого давления сбрасывается в паровой конденсатор. После конденсации вода возвращается в котел 41, испаряется, и цикл повторяется. Работа ступеней расширения такова, как описано выше. Осевые усилия ступеней в блоках взаимно компенсируются. В роторной машине имеется только одно уплотнение 16 вала 14, и по схеме подключения, фиг. 8, оно установлено в зоне промежуточного давления, и это упрощает его конструкцию.
Рассмотрим варианты возможной реализации роторной машины.
Пример 1. Двигатель с циклом типа газовой турбины, фиг. 6, для привода электрического генератора с частотой вращения 3000 об/мин = 50 Гц. Ротор 2 выполнен с шестью каналами и двумя заслонками, соответственно за один оборот в работе 12 каналов, и работа каналов осуществляется с частотой 600 Гц. Благодаря уравновешенности радиальных и осевых сил обеспечивается плавный ход и низкий уровень звука. Степень повышения давления не менее чем в прототипе, свыше 25, давление в камере сгорания 31 более 2,5 МПа.
Пример 2. Расширительная машина, фиг. 8, с последовательным включением двух блоков ступеней со степенью снижения давления в каждом блоке n=25, имеем P1/P2=n2=625. Достижимо уменьшение давления в 625 раз. Расширение пара в паровых конденсационных турбинах малой мощности типично осуществляют до давления Р2=8 кПа = 0,008 МПа, и соответственно начальное давление пара составит Р1=5 МПа, типичное для турбин малой мощности. Для более мощных паровых турбин расширение осуществляют от давления Р1=25,5 МПа до Р2=0,004 МПа с отношением давлений P1/P2=6375. Здесь потребуются два блока со степенью снижения давления n2=(6375)0,5=80 или более реально три блока со степенью сжатия n3=(6375)0,3333=18,54.
1. Роторная машина, включающая рабочую ступень, которая содержит корпус с патрубками и установленный в нем на валу с возможностью вращения ротор, имеющий винтовые многозаходные рабочие каналы, плотно перекрытые корпусом и расположенными перпендикулярно ротору вращающимися заслонками, отличающаяся тем, что ступени на валу закреплены попарно с размещением в центре зоны высокого давления или разрежения, а заслонки выполнены гибкими из пакетов упругих жаростойких листов с антифрикционными износостойкими покрытиями или прокладками.
2. Роторная машина по п. 1, отличающаяся тем, что заслонки установлены с заглублением оси их вращения вплоть до поверхности образующего цилиндра ротора.
3. Роторная машина по п. 1, отличающаяся тем, что на роторе установлено три и более заслонки.
4. Роторная машина по п. 1, отличающаяся тем, что в корпусе ступени расширения установлены патрубки промежуточного отбора рабочего тела.
5. Роторная машина по п. 1, отличающаяся тем, что ступень сжатия подключена к ступени расширения через камеру сгорания.
6. Роторная машина по п. 1, отличающаяся тем, что ступень сжатия подключена подводящими патрубками к ступени расширения, причем в корпусе ступени расширения за подводящими патрубками в зонах высокого давления установлены свечи и/или топливные форсунки.
7. Роторная машина по п. 1, отличающаяся тем, что ступени сжатия и расширения включены патрубками в контур циркуляции рабочего тела: ступень сжатия, регенераторы, горячий теплообменник, ступень расширения с патрубками отбора рабочего тела, регенератор и холодный теплообменник.
