Одноступенчатая турбина Советский патент 1962 года по МПК F01D5/02 

Известны одноступенчатые турбины, содержащие сопла и установленное на валу колесо с рабочими лопатками. Предлагаемая турбина отличается от известных тем, что колесо выполнено из двух дисков с полулопатками, образующими нормальный профиль, причем один из дисков жестко укреплен на валу, а другой соединен с валом через упругий элемент с тем, чтобы при угловом смещении дисков происходило изменение сечения межлопаточного канала в пределах от максимального значения при наибольшем моменте на валу до минимального, обеспечивающего холостой ход. Такое выполнение турбины позволяет улучщить статическую характеристику регулирования и снизить число оборотов холостого хода без уменьшения пускового момента.

Ниже дается описание одной из возможных схем предлагаемой конструкции колеса осевого типа, однако турбина может быть выполнена и с колесами друпих типов.

Турбинное колесо (фиг. 1) имеет два рабочих диска. Диск 1 закренлен на валу 2 турбины, а диск 3 закреплен на конце рессоры 4 кручения, связанной вторым своим концом с валом 2 посредством шлицевого соединения 5.

Вблизи диска 3 рессора 4 опирается на вал 2 через игольчатый подшипник 6. Такая конструкция позволяет, закручивая рессору, смещать диски 1 VI 3 относительно друг друга. Это смещение используется для изменения проходного сечения лопаточного венца колеса.

Один из возможных вариантов облопачивания предлагаемой конструкции турбины показан на фиг. 2. Положение Е соответствует максимальному проходному сечению колеса.

На фиг. 2 изображены в поперечном сечении лопатки активного типа, отличающиеся от известных тем, что весь набор их разрезан по плоскости, перпендикулярной оси турбины и проходящей через середину поперечного сечения лопаток, на два набора, один из которых ставится на диск / и другой на диск 3. Таким образом, эти два набора лопаток

№ 144495- 2 оказываются упруго связанными через рессору кручения. Между дисками / и 5 и наборами их лопаток оставляют небольшой зазор. Если, вследствие уменьшения упругой деформации рессоры один набор лопаток сместится относительно другого, например, в положение Д, то проходное сечение колеса уменьшится, что вызовет вследствие уменьшения расхода газа снижение момента и мош,ности, развиваемой турбиной.

Жесткость рессоры подбирается такой, чтобы при изменении момента на валу турбины от его максимального значения до минимального происходило угловое смеш,ение диска 3 относительно диска 1 на величину приблизительн.0 равную или (в зависимости от профилировки лопаточного венца и требуемых характеристик турбины) несколько меньшую половины шага лопаток. На дисках ставятся упоры, не позволяюшие им смешаться друг относительно друга па величину большую заданной.

Из фиг. 2 видно (положение А, Д, Е), что при таком угловом смешении дисков происходит изменение проходного сечения колеса от его максимального значения, при максимальном моменте на валу до минимального значения при работе турбины без нагрузки. Такая конструкция обеспечивает суш.ественное снижение оборотов холостого хода турбины без снижения максимального момента, развиваемого турбиной при трогании с места (пускового момента), а статическая характеристика турбины получается более жесткой. Предлагаемое устройство позволяет увеличить жесткость статической характеристики турбины в рабочем диапазоне нагрузок и оборотов и уменьшить обороты холостого хода без снижения пускового момента.

Одновременно с улучшением статических характеристик улучшаются также и динамические характеристики турбины, не допуская чрезмерные забросы оборотов при снятии нагрузки и проемы при нагружении тубины.

При регулировании скорости врашения авиационных турбин, для обеспечения устойчивости и хорошего качества переходных процессов весьма желательным является введение в закон регулирования сигнала по ускорению. Однако конструктивно это пока до настояшего времени решить не удается. В предлагаемой конструкции это решается простейшим путем, вводя сигнал по ускорению, как свойство самого объекта регулирования, подбирая момент инерции диска 3 (фиг. 1) с учетом жесткости рессоры и статической характеристики турбины.

Предмет изобретения

Одноступенчатая турбина, содержашая сопла и установленное на валу колесо с рабочими лопатками, отличающаяся тем, что, с целью улучшения статической характеристики регулирования турбины и снижения числа оборотов холостого хода без уменьшения пускового момента, колесо выполнено из двух дисков с полулопатками, образующими нормальный профиль, причем один из дисков жестко укреплен на валу, а другой соединен с валом через упругий элемент с тем, чтобы при угловом смеш,ении дисков происходило изменение сечения межлопаточного канала в пределах от максимального значения при наибольшем моменте на валу до минимального, обеспечивающего холостой ход.