Реверсивная радиальная турбина романова

 

Полезная модель относится к теплоэнергетике и двигателестроению и может быть использована для любых стационарных и мобильных объектов в качестве источника механической энергии вращения для привода потребителей с постоянным направлением вращения, таких как электрогенераторы и для привода потребителей требующих реверсирования, таких как наземные и водные транспортные средства. Турбина содержит распределительное устройство изменяющее подачу рабочего тела в проточную часть турбины на противоположное, чем обеспечивается реверс вала турбины без использования дополнительных реверсных устройств. Ротор турбины выполнен из двух зеркально идентичных полуроторов с относительным смещением их относительно друг друга в окружном направлении, что обеспечивает запуск турбины и выход на рабочий режим при небольшом угле его импульсного поворота. Запуск турбина может осуществляться отдельным приводным устройством или рекуператором механической энергии, использующим кинетическую энергию торможения ротора при его остановке, например, выполненным в виде плоской многовитковой пружины с тормозным устройством. При использовании турбины в качестве паровой она может быть снабжена отдельным конденсатором воздушного или жидкостного охлаждения, сообщающимся через распределительное устройство с окнами, через которые осуществляется выпуск рабочего тела. В отличие от известных реверсивных турбин, снабженных реверс-редукторами, она характеризуется простой конструкцией, более низкой стоимостью изготовления и улучшенными удельными габаритно-массовыми характеристиками, что значительно сократит площади для ее установки в машинных залах при использовании в составе энергетических установок большой мощности. 1 н. и 2 з.п., 2 ил.

Полезная модель относится к теплоэнергетике, турбостроению и двигателестроению и может быть использована для любых стационарных и мобильных объектов в качестве энергетической установки для привода механизмов, использующих непосредственно механическую энергию вращения и требующих реверсирования выходного вала.

В известных осевых лопаточных газовых и паровых турбинах, реализующих необъемное расширение, реверс выходного вала турбины обеспечивается или только двухъярусным облопачиванием ротора и статора турбины одной из ступеней переднего хода, обеспечивающих движение потока рабочего тела по одному из двух коаксиальных протоков с изменением вращения выходного вала турбины на противоположное или с использованием отдельного реверс-редуктора.

Двухъярусное облопачивание турбин и применение отдельных реверс-редукторов значительно усложняют их конструкцию, ухудшают массогабаритные характеристики и повышают стоимость их изготовления.

Известна центробежная радиальная турбина реактивно-импульсного ступенчатого объемного расширения (ТРИСОР), содержащая два зеркально-идентичных блока кольцевых цилиндров с перепускными каналами и концентрично установленный между ними общий для двух проточных частей ротор, образованный двумя зеркально-идентичными поверхностями с кольцевыми цилиндрами и с перепускными каналами, впускные окна, выполненные в центральной части блоков, выпускные окна, выполненные на периферии, и непосредственно сообщающиеся с конденсаторами воздушного или жидкостного охлаждения, выполненными в блоках (Патент на полезную модель 125624 - прототип).

В известной турбине объемного расширения может осуществляться только центробежное расширение с движением рабочего тела по проточной части в одном направлении от центра к периферии, при этом, ротор и вал турбины вращаются только в одну сторону.

Кроме того, в известной турбине перепускные каналы ротора выполнены с двух сторон симметрично, при этом их сообщение с окнами блоков происходит одновременно при большом угле поворота ротора и рабочие импульсы при запуске и рабочем режиме создаются одновременно.

Запуск турбины осуществляется отдельным источником механической энергии вращения.

Техническими задачами при создании полезной модели реверсивной турбины реактивно-импульсного объемного расширения являлись - обеспечение ее реверсивности, обеспечение запуска турбины при меньшем угле поворота ротора и без использования при реверсе и после остановки для предпускового импульсного поворота ротора отдельного источника механической энергии.

Задача обеспечения реверсивности выходного вала турбины решена тем, что турбина, содержащая два зеркально-идентичных блока кольцевых цилиндров с перепускными каналами и концентрично установленный между ними общий для двух проточных частей ротор с перепускными каналами, окна, расположенные на периферии и в центральной части турбины она содержит распределительное устройство, обеспечивающее изменение подачи рабочего тела в проточную часть турбины на противоположное.

При впуске распределительным устройством (РУ) рабочего тела в проточную часть турбины через окна, выполненные на периферии, и выпуске через окна, расположенные в центре, при этом обеспечивается работа турбины в центростремительном режиме.

При реверсе ротора впуск рабочего тела в проточную часть турбины через окна, выполненные в центре, а выпуск через окна, выполненные на периферии, обеспечивается работа турбины в центробежном режиме.

Задача пуска турбины при меньшем угле поворота ротора решена тем, что турбина содержит ротор, выполненный из двух зеркально идентичных полуроторов, смещенных в окружном направлении относительно друг друга на угол, исключающий одновременное сообщение их перепускных каналов с окнами блоков.

Ротор, выполненный со смещенными полуроторами, обеспечивает пуск турбины при сообщении перепускных каналов одного из его полуроторов с окнами соответствующего блока, т.е. при меньшем в 2 раза угле его поворота.

Для обеспечения максимальной эффективности создания крутящего момента при центробежном и центростремительном расширении рабочего тела перепускные каналы ротора и блоков без тонкостенных лопаток и с ними выполняются с постоянной площадью их проходного сечения.

Кроме того, для повышения эффективности заполнения перепускных каналов ротора при центростремительном расширении рабочего тела периферийные окна блоков могут быть выполнены с большей окружной длиной, чем центральные, но исключающей их сообщение через перепускные каналы ротора с перепускными каналами блоков.

Задача запуска турбины без отдельного источника механической энергии и обеспечения ее реверсирования за счет рекуперации кинетической энергии торможения ротора при его остановке решена тем, что она снабжена рекуператором механической энергии, например, выполненным в виде плоской многовитковой пружины с тормозным устройством.

При использовании в реверсивной турбине в качестве рабочего тела пара, она снабжается отдельным конденсатором воздушного или жидкостного охлаждения, при этом, РУ обеспечивает так же синхронное подключение конденсатора к окнам, через которые осуществляется выпуск отработавшего пара.

В качестве РУ может быть использовано любое из известных распределительных устройств, например, золотниковое, обеспечивающее описанное выше функционирование.

Окна блоков могут быть выполнены в цилиндрических стенках блоков, обеспечивая радиальный впуск в проточную часть рабочего тела и выпуск, или на торцевых стенках блоков, обеспечивая осевой впуск и выпуск, или радиально-осевой впуск и выпуск.

Подача рабочего тела к окнам и выпуск из них может осуществляться через кольцевые коллекторы, выполненные внутри блоков или снаружи на торцевых стенках.

Запуск и реверс турбины в зависимости от мощности может осуществляться ручным кикстартером, электростартером, рекуператором механической энергии или, при использовании РТОР для привода турбоэлектрогенератора (ТЭГ) непосредственно электрогенератором, работающим в режиме электродвигателя.

На фиг.1 изображен общий вид реверсивной турбины в сборе; на фиг.2 разнесенный вид турбины; на фиг.3 - местный разрез турбины в сборе; на фиг.4 - разрез А-А.

Реверсивная турбина фиг.1, 2 содержит блоки 1 и 2 и установленный между ними ротор, выполненный из 2-х смещенных относительно друг друга полуроторов 3 и 4. В каждом блоке выполнены окна 5 в центральной части и окна 6 на периферии.

Работа реверсивной турбины осуществляется образом.

Для запуска и работы турбины в центробежном режиме рабочее тело подается распределительным устройством (РУ) через окна 5 выполненные в центральной части, а выпуск осуществляется через окна 6 выполненные на периферии.

За тем, ротор турбины с помощью механической энергии накопленной рекуператором или с помощью механического или электростартера импульсно проворачивается на небольшой угол, обеспечивающий заполнение рабочим телом его перепускных каналов первой ступени и при дальнейшем вращении совпадение их с перепускными каналами блоков, после чего появляются первые реактивные импульсы и крутящий момент.

Для остановки турбины распределительным устройством перекрывается подача рабочего тела в окна 5 и одновременно (при наличии) включается механический рекуператор, запасающий энергию торможения для следующего пуска.

Для запуска и работы турбины в центростремительном режиме рабочее тело РУ подается через окна 6, выполненные на периферии, а выпуск осуществляется через окна 5 выполненные в центральной части.

Все известные осевые и радиальные турбины необъемного расширения, использующие кинетическую энергию потока рабочего тела, вращаются только в одну сторону и обеспечивают реверс выходного вала только при использовании дополнительных реверсивных устройств.

Запуск и выход на рабочий режим известных турбин обеспечивается лишь с использованием отдельных пусковых или валоповоротных устройств и с предварительной раскруткой ротора до значительных по величине оборотов.

Реверсивная турбина объемного расширения обеспечивает реверс выходного вала только изменением направления вращения ее ротора и запуск при незначительном угле импульсного поворота вала пусковым устройством или за счет энергии запасенной при ее остановке.

В отличие от известных реверсивных турбин, снабженных реверс-редукторами, реверсивная турбина объемного расширения характеризуется улучшенными удельными габаритно-массовыми характеристиками, что значительно сократит площади для ее установки в машинных залах при использовании в составе энергетических установок большой мощности и более низкой стоимостью ее изготовления.

Турбина может быть использована в качестве источника механической энергии с использованием в качестве рабочего тела сжатого газа, например, воздуха для привода различного пневмоинструмента или мобильных транспортных средств с обеспечением реверса.

Тяговая и скоростная характеристики РТОР аналогичны характеристикам электродвигателя и сохраняются при изменении мощности в широком диапазоне, что не обеспечивается в электродвигателях, работающих с однодиапозонной мощностью.

1. Турбина объемного радиального расширения, содержащая два зеркально-идентичных блока кольцевых цилиндров с перепускными каналами и концентрично установленный между ними общий для двух проточных частей ротор с перепускными каналами, окна, расположенные на периферии и в центральной части турбины, характеризующаяся тем, что она содержит распределительное устройство, обеспечивающее изменение подачи рабочего тела в проточную часть турбины на противоположное.

2. Турбина по п.1, отличающаяся тем, что содержит ротор, выполненный из двух зеркально идентичных полуроторов, смещенных в окружном направлении относительно друг друга на угол, исключающий одновременное сообщение их перепускных каналов с окнами блоков.

3. Турбина по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что один из блоков содержит рекуператор механической энергии, запасающий энергию торможения ротора, выполненный, например, в виде плоской многовитковой пружины с тормозом.



 

Похожие патенты:

Диск колеса относится к турбомашинам, в частности к турбинам, использующим трение рабочего тела, а именно к конструкции диска рабочего колеса дисковой турбины трения. Технической задачей, для решения которой предлагается диск колеса, является обеспечение высокого к.п.д. дисковой турбины трения при различных режимах работы за счет оптимизации проточной части рабочего колеса, обеспечиваемой предлагаемой конструкцией диска рабочего колеса.

Диск колеса относится к турбомашинам, в частности к турбинам, использующим трение рабочего тела, а именно к конструкции диска рабочего колеса дисковой турбины трения. Технической задачей, для решения которой предлагается диск колеса, является обеспечение высокого к.п.д. дисковой турбины трения при различных режимах работы за счет оптимизации проточной части рабочего колеса, обеспечиваемой предлагаемой конструкцией диска рабочего колеса.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям силовых установок, включающим, турбинные двигатели внутреннего сгорания
Наверх