Свободная силовая радиальная турбина с цилиндрическим ротором

Изобретение относится к двухвальным газотурбинным силовым установкам наземного применения и может быть использовано для привода насосов, генераторов и другого механического оборудования. Свободная силовая радиальная турбина содержит цилиндрический ротор с разгрузочной полостью. Вдоль продольной оси турбины на цилиндрическом роторе размещены рабочие щелевые прорези, суммарная площадь которых не менее площади соплового отверстия турбокомпрессора, и выполненные под углом 45-60° к их радиальным линиям. Со стороны соединительной муфты, прикрепленной к турбокомпрессору, имеется лабиринтное уплотнение. Цилиндрический ротор размещен на подшипниковых опорах в ступице, прикрепленной к кожуху с уплотнительным фланцем, который прикреплен к соединительной муфте. Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность свободной силовой турбины. 2 ил.

 

Изобретение относится к двухвальным газотурбинным силовым установкам наземного применения, у которых в качестве двигателя используется турбокомпрессор от ДВС с внешней камерой сгорания и которые могут быть использованы для привода насосов, генераторов и другого механического оборудования.

Известна многоступенчатая силовая газовая турбина, ротор которой установлен консольно на подшипниках статора [С.А. Вьюнов. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей, Москва, «Машиностроение», 1981, стр. 137, рис. 4.5 г].

Недостатком такой конструкции является низкая ее надежность из-за повышенных температур дисков вследствие недостаточного их охлаждения.

Также существует многоступенчатая силовая газовая турбина, диски с рабочими лопатками которой расположены консольно на роторе [Ревзин Б.С. Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты, Москва, «Недра», 1986, стр. 138, рис. 72].

Недостатком известной конструкции является низкая ее надежность из-за повышенных температур дисков и повышенных усилий на подшипники турбины вследствие неудовлетворительного охлаждения дисков и отсутствия разгрузочного устройства от газовых сил, действующих на ротор турбины в осевом направлении.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является многоступенчатая газовая силовая турбина с консольным расположением на роторе дисков с рабочими лопатками, в которой на выходе из турбины выполнена разгрузочная полость, междисковые полости на входе соединены с разгрузочной полостью, а на выходе - с газовой полостью через кольцевые замкнутые полости, образованные установленными на периферии дисков фланцами, каналы под подошвами хвостовиков рабочих лопаток и щелевые полости между фланцами и ободами дисков со стороны входа в диск по потоку газа и между фланцами и хвостовиками рабочих лопаток со стороны выхода из диска по потоку газа, при этом F1/F2=2-20, где F1 - площадь щелевых полостей между фланцами и ободами дисков со стороны входа в диск по потоку газа; F2 - площадь щелевых полостей между фланцами и хвостовиками рабочих лопаток со стороны выхода из диска по потоку газа (патент RU №2263790).

Недостатком прототипа является низкая надежность подшипников качения, которые требуют для обеспечения заданного ресурса сложной маслосистемы с насосами подачи и откачки масла, а также высокой чистоты подаваемого масла.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, увеличение надежности и повышение эффективности ротора свободной силовой радиальной турбины.

Технический результат заключается в повышении надежности и долговечности свободной силовой центробежной турбины за счет простоты конструкции цилиндрического ротора и размещения подшипниковых опор вне зоны действия горячего газового потока, а повышение эффективности - за счет параллельного расположения рабочих щелевых прорезей.

Технический результат достигается тем, что свободная силовая центробежная турбина с консольным расположением, у которой на цилиндрическом роторе размещены рабочие щелевые прорези вдоль продольной оси турбины, суммарная площадь которых должна быть не менее площади соплового отверстия турбокомпрессора, и выполненные под углом 45-60° к их радиальным линиям, а со стороны соединительной муфты, прикрепленной к турбокомпрессору, имеется лабиринтное уплотнение, при этом цилиндрический ротор размещен на подшипниковых опорах в ступице, прикрепленной к кожуху с уплотнительным фланцем, который, в свою очередь, прикреплен к соединительной муфте.

Цилиндрический ротор под действием реактивных сил рабочего газового потока, движущегося из разгрузочной полости в кожух через рабочие щели, производит вращение.

Сущность изобретение поясняется фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 - общая схема свободной силовой радиальной турбины с цилиндрическим ротором.

На фиг. 2 представлен цилиндрический ротор в разрезе. Свободная силовая радиальная турбина с цилиндрическим ротором фиг. 1 содержит цилиндрический ротор с валом 1, установленный на подшипниковых опорах 2 в ступице 3, цилиндрический ротор турбины 1 размещен консольно и имеет: разгрузочную полость 4, рабочие щелевые прорези 5, лабиринтные уплотнения 6 и фланцевые уплотнения 7, ротор, на противоположной стороне от турбокомпрессора, имеет шлицевой пояс 8, цилиндрический ротор 1 вставлен в кожух 9, который через соединительную муфту 10 прикреплен к турбокомпрессору 11.

Работает свободная силовая радиальная турбина с цилиндрическим ротором следующим образом.

Рабочий газовый поток из турбокомпрессора 11 от ДВС, через соединительную муфту 10, имеющую лабиринтные уплотнения 6, под давлением поступает в разгрузочную полость 4 цилиндрического ротора 1, который вращается на подшипниковых опорах 2 в ступице 3. После чего, рабочий газовый поток из разгрузочной полости 4 цилиндрического ротора 1 поступает через рабочие щелевые прорези 5 в кожух 9. Кожух 9, имеющий фланцевые уплотнения 7 и соединенный с соединительной муфтой 10, жестко прикреплен к соплу турбокомпрессора 11 от ДВС. При выходе рабочего газового потока из разгрузочной полости (фиг. 2) и проходя через рабочие щелевые прорези, возникает реактивная сила 12, которая создает момент вращения цилиндрического ротора по направлению 13.

Свободная силовая радиальная турбина с цилиндрическим ротором, содержащая разгрузочную полость, отличающаяся тем, что на цилиндрическом роторе размещены рабочие щелевые прорези вдоль продольной оси турбины, суммарная площадь которых должна быть не менее площади соплового отверстия турбокомпрессора, и выполненные под углом 45-60° к их радиальным линиям, а со стороны соединительной муфты, прикрепленной к турбокомпрессору, имеется лабиринтное уплотнение, при этом цилиндрический ротор размещен на подшипниковых опорах в ступице, прикрепленной к кожуху с уплотнительным фланцем, который, в свою очередь, прикреплен к соединительной муфте.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть применено в автомобильной, судостроительной и других транспортных отраслях. Двигатель внутреннего сгорания содержит первый корпус, воздухозаборный патрубок, вал, кинематически связанные с валом турбину и электрогенератор, камеру сгорания, инжектор топлива, компрессор, кольцевой рекуператор и выхлопной патрубок.

Предложена двигательно-компрессорная установка, в которой двигатель обеспечивает приведение в действие компрессора. Установка содержит общий кожух, двигательный модуль, в котором расположен двигатель и который установлен с возможностью отсоединения в общем кожухе, и компрессорный модуль, в котором расположен компрессор, присоединенный с возможностью отсоединения к двигателю, и который установлен с возможностью отсоединения в общем кожухе.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности, турбодетандерная генераторная установка относится к генераторам электрической энергии с газотурбинным приводом и применяется в области газоснабжения для утилизации энергии потока сжатого природного газа.

Настоящее изобретение относится к ступени аксиального компрессора турбомашины с барабанным ротором. Ступень ротора содержит симметричную стенку (4) при вращении вокруг оси вращения.

Корпус горения содержит тороидальную камеру горения, воспринимающую вызванные горением центробежные силы, возникающие при воспламенении завихрения текучей среды горения по всей указанной тороидальной камере горения; и выпускное отверстие указанной тороидальной камеры горения.

Реактивная турбина содержит вал турбины и сборочные узлы сопел. Сборочные узлы сопел установлены друг за другом в осевом направлении и имеют отверстие для впрыска.

Изобретение относится к радиальному детандеру. Радиальный детандер содержит по меньшей мере одну секцию радиального детандера, расположенную в едином корпусе.

Изобретение относится к способу регулируемой регенерации энергии реакции окисления, при которой образуется газовый поток, каковую реакцию осуществляют в реакторе окисления непрерывного действия, в который подают газообразный окислитель.

Изобретение относится к радиальным турбинам и предназначено для преобразования энергии рабочего тела, в качестве которого могут быть использованы вода или газ, например воздух, в энергию вращения вала агрегата.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пневмодвигателям, работающим от сжатого воздуха, которые могут быть использованы в качестве замены электродвигателей для привода различных машин и механизмов, а также в качестве замены двигателей внутреннего сгорания для привода транспортных средств.
Наверх