МИКРОТУРБИНА Российский патент 1996 года по МПК F01D9/02 F01D1/02 

Изобретение относится к турбостроению, а именно к осевым микротурбинам.

Известна осевая микротурбина, содержащая рабочее колесо, сопловой аппарат с профилированными лопатками, образующими рабочие каналы [1]
Недостатком известной конструкции является потеря мощности, связанная с утечкой воздуха.

Целью изобретения является создание осевой микротурбины, имеющей минимальные потери воздушного потока в области радиального зазора и простой в исполнении.

Технический результат, полученный при решении поставленной задачи, заключается в повышении мощности за счет уменьшения потерь воздуха в радиальном зазоре и упрощения конструкции микротурбины за счет крепления соплового аппарата.

Цель достигается исполнением микротурбины, содержащей корпус, рабочее колесо и сопловой аппарат с рабочими каналами, образованными профилированными лопатками. Периферийные торцы лопаток выполнены скошенными по ходу рабочего тела под углом 2-7^о к продольной оси корпуса и образуют с последним конусное соединение.

На чертеже изображена осевая микротурбина.

Микротурбина состоит из корпуса 1 с расположенными в нем рабочим колесом 2 и сопловым аппаратом 3. Рабочие каналы соплового аппарата образованы профилироваными лопатками 4. Лопатки 4 имеют прямолинейно уменьшающуюся по ходу рабочего тела длину под углом 2-7^о к продольной оси корпуса с образованием с последним конусного соединения с углом конусности 2γ. Корпус 1 также имеет внутреннюю поверхность 5, сопряженную с конической поверхностью лопаток, по которым они образуют конусное соединение. Таким образом, внутренняя поверхность 5 образует периферийные стенки каналов, сужающие их в направлении хода рабочего тела под угломγ Угол γ= 2-7^о выбран из условия минимальных потерь воздушного потока.

Турбина работает следующим образом. При входе потока воздуха в рабочие каналы соплового аппарата 3 он поджимается конусной поверхностью 5 корпуса 1 с изменением направления движения части потока в направлении корневого сечения лопаток рабочего колеса 2. Кроме того, сужение канала способствует смещению критического сечения к срезу сопла, что также способствует формированию оптимального потока. Сформированный таким образом поток воздуха поступает в межлопаточные каналы рабочего колеса 2 без существенных утечек в радиальный зазор. Уменьшению утечек способствует также малый относительный зазор ΔР/l < 0,1 осевых микротурбин.

Поток воздуха, воздействуя на лопатки, вращает рабочее колесо. При этом эффективность турбины повышается благодаря снижению потерь воздуха за счет применения сужающихся под определенным углом сопловых каналов. Коническое соединение соплового аппарата с корпусом упростило конструкцию турбины и позволило упростить технологию изготовления сужающихся сопловых каналов.

Повышение эффективности микротурбины подтверждается экспериментально. Эксперименты проводились с турбинами, имеющими длину лопасти l (1,2,5; 5) мм, радиальный зазор ΔР 0,1 мм, осевой зазор Δ_о (0,3; 0,6) мм. При практически применяемых относительных зазорах ΔР/l 0,02-0,1 целесообразно угол сужения канала, т.е. наклона образующей соединения лопаток соплового аппарата с корпусом, выбирать из диапазона 2-7^о.

Использование: в осевых микротурбинах для работы на транспорте и в маломощных энергетических установках. Сущность изобретения: микротурбина содержит корпус, рабочее колесо, сопловой аппарат с рабочими каналами, образованными профилированными лопатками. При этом периферийные торцы лопаток скошены под углом 2-7^o и образуют с корпусом конусное соединение. 1 ил.

МИКРОТУРБИНА, содержащая корпус, в котором установлены рабочее колесо и сопловый аппарат, каналы которого образованы профилированными лопатками, имеющими периферийные торцы, примыкающие к внутренней поверхности корпуса, отличающаяся тем, что периферийные торцы лопаток выполнены скошенными по ходу рабочего тела под углом 2 - 7^o к продольной оси корпуса с образованием с последним конусного соединения.