Турбинная ступень турбодетандера Советский патент 1983 года по МПК F25B11/00 

о

4i .Изобретение относится к холодильной технике, в частности к малоразмерным турбодетандерам. Во многих криогенных установках, работающих при переменных режимах применяются турбодетандеры, позволяющи регулировать их холодопроизводит тельность. В крупных криогенных установках, например в воздухоразделительных установках низкого давления, применяют ся турбодентандеры с поворотными лопатками направляющего аппарата или турбодетандеры с регулируемой шириной сопловых каналов fl . Недостатком известных конструкций турбодетандеров является невозмож- . ность использования данных конструкций при регулировании ширины сопловы каналов. Известна турбинная ступень турбодетандера, содержащая подводящую кольцевую камеру, подключенную через лопаточный направляющий аппарат к рабочему крлесу 2, Недостатком известной конструкции являются большие потери, возникающие при парциальном подводе газа, которы приводят к резкому снижению КПД турбодетандера. Целью изобретенияявляется обеспе чёния работы турбодетандера на различных режимах. . Доставленная цель достигается тем что турбинная ступень турбодетандера содержит подводящую кольцевую камеру подключенную через лопаточный направ ляющий аппарат к рабочему колесу, и вторую кольцевую камеру, а направляющий аппарат разделен перегородкой, расположеннойв плоскости, перпендику лярной валу, на две независимые секции, каждая из которых подключена к своей подводящей камере. На чертеже представлена турбинная ступень турбодетандера. Устройство содержит корпус 1, пс цводящие кольцевые камеры 2 и 3, кажда из которых имеет подводящие патрубки 4 с вентилями 5. Лопаточный направляю гций аппарат состоит из двух саг-остоя тельных секций 6 и 7, разделенных перегородкой 8, рабочее колесо 9, вы ходной диффузор 10. Расширяемый газ может подаваться в турбинную ступень в один из двух патрубков. 4, при этом один из венти лей 5 должен быть закрыт. При необходимости расширяемый газ - может подаваться одновременно через оба патрубка 4 цри открытых вентилях 5. Соответственно рас1-:ирение газа может совершаться в одной из сопловых секций или одновременно в обеих сопловых секциях направляющего аппарата с полным круговым подводом газа к рабочему колесу 9. Дальнейшее расширение газа происходит в рабочем колесе. Расширенный газ после крлеса попадает в выходной диффузор 10. В зависимости от технических требований, определяемых режимами работы криогенной установки, секции направляющего аппарата могут быть разделены различным образом, чтобы обеспечить пропуск заданного расхода газа через турбодетандер. Если общий относительный расход через турбодетандер принять за 1, то расход через каждую секцию может составлять любое требуемое соотношение расходов газа, например 0,3 и 0,7 . В том случае, если расходы газа, проходящего через каждую сопловую секцию, не равны, то для уменьшения потерь при отключении одной секции, секция с меньшим расходом газа должна располагаться так, чтобы она примыкала к наружному меридианальному обводу рабочего колеса. Таким образом, при работе турбодетандера можно при сохранении давления на входе и выходе и заданной температури на входе обес.-. печить или три величины расхода. Если по условиям работы изменяются на чальные параметры на входе в турбинную ступень, то возможные сочетания могут быть существенно больше. Предлагаемое устройство может с наименьшей потерей эффективности с помощью одного турбодетандера без прекращения работы установки обеспечить различные режимы криогенной установки, например рефрижераторн лй и ожижительный режимьт в криогенной гелиевой установки, режимы для получения жидкого азота и кислорода в воздухом разделительной установке высокого давления. В настоящее время для этих целей применяются либо съемные направляющие аппараты, смена которых требует прекращения работы установки и демонтажа турбодетандера, либо сдвоенные турбодетандеры, отделенные арматурой друг от друга по входу и выходу газа, что приводит к повышению металлоемкости и трудоемкости изготовления турбодетандерного агрегата. Предлагаемое устройство позволяет также более рационально осуществить пуск криогенной установки, когда турбодетандер работает в переменном режиме.

ТУРБИННАЯ СТУПЕНЬ ТУРБОДЕТАНДЕРА-, содержащая подвод;ящую кольцевую камеру, подключенную через лопаточный направляющий аппарат к рабочему колесу, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения работы турбодетандера на различных режимах, ступень содержит вторую подводящую кольцевую камеру, направляющий аппарат разделен перегородкой, расположенной в плоскости, перпендикулярной валу, на две независимые секции, каждая из которолс -подключена к своей подводящей камере. СП с