БИРОТОРНАЯ ШАГОВАЯ ТУРБИНА ДУДИНА Российский патент 2008 года по МПК E21B4/02 F03B13/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве гидротурбины для выработки электроэнергии, пневмо- и гидротурбины в качестве привода в горнопроходческом деле, а также при бурении нефтяных и газовых скважин.

Известны применяемые в настоящее время однороторные и бироторные лопастные турбины, которые используют для вращения ротора. Скоростной поток рабочего тела (вода, газ, рабочий раствор) не дает большого крутящего момента на рабочем валу.

Известны бироторные турбины (патент №80162 и патент №1716173), которые обладают теми же недостатками, что и однороторные, они конструктивно разработаны только для реверса вращения рабочего вала.

За прототип взята турбина редукторного турбобура (патент RU №2112856).

Целью данного изобретения является создание турбины, мощность которой на порядок выше существующих при меньших габаритах.

Указанная цель достигается за счет того, что на лопатки турбины воздействует статическое давление рабочей жидкости, создаваемое высотой столба жидкости над турбиной (закон Паскаля Р=f (Н), где Н - высота столба жидкости).

Бироторная шаговая турбина характеризуется тем, что содержит асинхронный редуктор с зубчатой передачей, при этом внутренний и наружный роторы размещены соосно на коаксиально расположенных валах, а лопатки внутреннего и наружного роторов входят в межлопаточное пространство друг друга до касания с соответственно с внутренней цилиндрической поверхностью наружного ротора и с наружной цилиндрической поверхностью внутреннего ротора с возможностью поочередного проворачивания роторов в одну сторону относительно друг друга на расчетный угол от действия рабочего раствора, который имеет возможность заполнять межлопаточное пространство роторов через золотники, закрепленные на внутреннем и наружном роторах турбины, которые соответственно жестко соединены с внутренним и наружным коаксиально расположенными валами асинхронного редуктора с овальными шестернями и переменным передаточным отношением, обеспечивающим асинхронное вращение в одну сторону внутреннего и наружного роторов бироторной турбины.

На фиг.1а и 1б представлена общая схема бироторной шаговой турбины.

На фиг.2 - схема взаимного расположения внутреннего и наружного роторов бироторной турбины.

На фиг.3 представлена схема расположения овальных шестерен асинхронного редуктора с переменным передаточным отношением.

На фиг.4 представлен график угловых скоростей роторов турбины внутреннего - (W5) и наружного - (W6).

Бироторная шаговая турбина (1) включает редуктор (2) и дифференциал (3) с корпусами, жестко соединенными между собой, снабженные валами, размещенными в общей маслонаполненной камере, имеющей гидравлические каналы для соединения с масляной полостью диафрагменного лубрикатора (4). Турбина имеет внутренний (5) и наружный (6) роторы, лопатки которых взаимно входят в межлопаточное пространство друг друга, а сами роторы закреплены на внутреннем (7) и наружном (8), соответственно, валах асинхронного редуктора с переменным передаточным отношением (2), имеются также золотники-распределители - впускной (9) и выпускной (10), жестко закрепленные на наружном и внутреннем роторах турбины.

Работа турбины осуществляется следующим образом.

Рабочее тело (вода, газ, рабочий раствор) имеет возможность проходить по кольцевому каналу (11) внутри турбины через золотник (9) в межлопаточное пространство роторов и вращать рабочий вал (17) через дифференциал (3) поочередно от внутреннего (5) или от наружного (6) роторов бироторной турбины, которые жестко связаны, соответственно, с внутренним (13) и наружным (14) валами асинхронного редуктора с переменным передаточным отношением, и уходить через золотник (10) в полый вал (17) через канал (12) и далее в затрубное пространство. Для поочередного шагового проворачивания внутреннего и наружного роторов бироторной турбины в одну сторону на определенный угол α5 и угол α6 (фиг.2) имеется двухступенчатый асинхронный редуктор (2) с переменным передаточным отношением, соединенный валами (13 и 14) с внутренним (5) и наружным (6) роторами бироторной турбины, соответственно одна из ступеней (20) редуктора предназначена осуществлять поочередное (шаговое) перемещение роторов при вращении, другая ступень (21) возвращать взаимное расположение роторов в исходное состояние за период одного оборота центральной шестерни (18) (фиг.3), закрепленной на внутреннем валу (13) асинхронного редуктора, а также за один оборот центральной шестерни (19), закрепленной на наружном валу (14) редуктора. Зубья овальных шестерен (18, 19, 20, 21) являются силовыми для восприятия нагрузки рабочего вала турбины (17).

Литература

1. Патент RU №2112856 «Редукторный турбобур».

2. Патент RU №30414 «Асинхронный редуктор Дудина с переменным передаточным отношением».

3. Литвин Ф.Л. «Некруглые зубчатые колеса». Машгиз, 1950 г.

4. Киясбейли А.Ш. и др. «Счетчики с овальными шестернями». 1983 г.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве гидротурбины для выработки электроэнергии, пневмо- и гидротурбины в качестве привода в горнопроходческом деле, а также при бурении нефтяных и газовых скважин. Бироторная шаговая турбина содержит асинхронный редуктор с зубчатой передачей. Внутренний (5) и наружный (6) роторы размещены соосно на коаксиально расположенных валах, а лопатки внутреннего и наружного роторов входят в межлопаточное пространство друг друга до касания соответственно с внутренней цилиндрической поверхностью наружного ротора и с наружной цилиндрической поверхностью внутреннего ротора с возможностью поочередного проворачивания роторов в одну сторону относительно друг друга на расчетный угол от действия рабочего раствора, который имеет возможность заполнять межлопаточное пространство роторов через золотники, закрепленные на внутреннем и наружном роторах турбины, которые соответственно жестко соединены с внутренним и наружным коаксиально расположенными валами асинхронного редуктора с овальными шестернями и переменным передаточным отношением, обеспечивающим асинхронное вращение в одну сторону внутреннего и наружного роторов бироторной турбины. Обеспечивает уменьшение габаритов турбины и увеличение ее мощности. 5 ил.

Бироторная шаговая турбина, характеризующаяся тем, что содержит асинхронный редуктор с зубчатой передачей, при этом внутренний и наружный роторы размещены соосно на коаксиально расположенных валах, а лопатки внутреннего и наружного роторов входят в межлопаточное пространство друг друга до касания соответственно с внутренней цилиндрической поверхностью наружного ротора и с наружной цилиндрической поверхностью внутреннего ротора с возможностью поочередного проворачивания роторов в одну сторону относительно друг друга на расчетный угол от действия рабочего раствора, который имеет возможность заполнять межлопаточное пространство роторов через золотники, закрепленные на внутреннем и наружном роторах турбины, которые соответственно жестко соединены с внутренним и наружным коаксиально расположенными валами асинхронного редуктора с овальными шестернями и переменным передаточным отношением, обеспечивающим асинхронное вращение в одну сторону внутреннего и наружного роторов бироторной турбины.