Способ реверсирования бироторной турбины Советский патент 1992 года по МПК F01D1/30 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспортных реверсивных турбинных установках, например судовых.

Известен способ реверсирования биро- торной турбины путем подключения к выходному валу одного при отключении и торможении другого из соосных роторов с направляющими и рабочими аппаратами соответственно посредством переключения соединительных муфт 1./

В прототипе на переднем ходу турбины ротор направляющих аппаратов заторможен и соединен муфт,ой со статором турбй- ны, а вращающийся ротор рабочих аппаратов соединен муфтой с выходным валом. Для сообщения заднего хода ротор рабочих аппаратов затормаживают с помощью специального тормозного устройства и отключают от выходного вала, а ротор направляющих аппаратов растормаживают и подключают к выходному валу, который

начинает при этом вращаться в противоположную сторону.

Недостатком этого способа является то, что для реверсирования силовых турбин большой мощности требуются тормоза на большие рабочие моменты, что обуславливает их сложность, громоздкость, большие массогабаритные характеристики и необходимость применения специальных теп- лоотводящих устройств, особенно для обеспечения реверса на полных мощностях, когда необходимо затормаживать и сдерживать вращающийся ротор с валом выходной мощностью в 10000 л.с. и более, что неприемлемо для судовых силовых установок. Для использования способа реверсирования по прототипу необходимо предварительно сбросить мощность турбины до холостого хода путем снижения расхода и параметров рабочего тела, затем выполнить операции по переключению роторов и вновь поднять мощность турбинУ до требуемого уровня. В этом случае могут быть уменьшены габариСО

с

N о

со

ты тормозных устройств, однако резко ухудшаются маневренные характеристики турбины из-за увеличения общего времени ее реверсирования вследствие затраты его на сброс мощности, а затем на ее восстановле- ние.

Целью изобретения является улучшение маневренных характеристик турбины.

Указанная цель достигается тем, что одновременно с началом подачи рабочего те- ла из входной камеры в выхлопной патрубок прекращают подачу рабочего тела из проточной части в выхлопной патрубок, а после подключения одного и стопорения другого из роторов одновременно прекращают под- ачу рабочего тела из входной камеры в выхлопной патрубок и сообщают последний с проточной частью.

На чертеже схематически изображена реверсивная бироторная турбина,

Реверсивная турбина включает ротор 1 рабочих аппаратов 1 и соосно расположенный ротор 2 направляющих аппаратов, корпус турбины 3 и выходной вал 4. Устройство для переключения турбины включает в себя фрикционно-кулачковые муфты 5-8 для переключения турбины с переднего на задний ход и наоборот, окна 9 перепуска рабочего тела с запорным устройством - лентой 10 перепуска, соединяющие входную камеру

11турбины посредством кольцевого канала

12перепуска рабочего тела с выхлопным патрубком 13. За проточной частью турбины между выхлопной камерой 14 и выхлопным патрубком 13 установлено запорное устрой- ство в форме поворотных заслонок 15, перекрывающее проточную часть турбины при реверсе. Площадь окон 9 выбрана так, чтобы при открытых окнах 9 и закрытых заслонках 15 сохранить давление рабочего тела во входной камере 11 достаточно высоким, примерно равным давлению во входной камере перед выполнением, реверсирования турбины.,

При работе турбины на переднем ходу ротор 2 направляющих аппаратов застопорен фрикционно-кулачковой муфтой 7, а ротор 1 рабочих аппаратов сцеплен с выходным валом 4 фрикционно-кулачковой муфтой 6, окна 9 закрыты лентой 10, заслонки 15 открыты.4

Для изменения направления вращения выходного вала 4 турбины (реверсирования турбины) последовательно выполняют следующие операции.

Открывают окна 9 перепуска рабочего тела радиальным перемещением ленты 10, перекрывают выходное сечение проточной части турбины поворотными заслонками 15 и ротор 1 рабочих аппаратов отсоединяют

от выходного вала 4 путем отключения фрикционно-кулачковой муфты 6. При этом рабочее тело из входной камеры 11 через окна 9 и обводной кольцевой канал 12 поступает в выхлопной патрубок 13, байпаси- руя проточную часть турбины. Происходит торможение ротора 1 рабочих аппаратов, отключенного от выходного вала 4 и свободно вращающегося по инерции. Ускорение процесса торможения малоинерционного ротора 1 достигают за счет поддержания по всей проточной части турбины повышенного давления среды, так как тормозящий момент тем больше, чем выше плотность среды, в которой вращается ротор турбины.

После снижения частоты вращения ротора 1 рабочих аппаратов выполняют переключение турбины на режим заднего хода, для чего растормаживают ротор 2 направляющих аппаратов отключением, муфты 7 и подключают его к выходному валу 4 муфтой 8, а ротор 1 рабочих аппаратов стопорят муфтой 5. После завершения процесса переключения муфт поворотом заслонок 15 проточную часть турбины вновь сообщают с выхлопным патрубком 13 и закрытием окон 9 лентой 10 прекращают перепуск рабочего тела из входной камеры 11 в выхлопной патрубок 13. Реверс турбины на этом завершен.,. Следует отметить, что для газотурбинного двигателя при таком способе выполнения реверса режим работы газогенератора остается неизменным, что способствует сокращению времени реверса турбины.

Использование, данного способа реверсирования бироторной турбины с соосными роторами рабочих и направляющих аппаратов позволяет существенно улучшить маневренные качества турбины при реверсе (уменьшить время реверса) по сравнению с прототипом. Кроме того, использование способа позволяет существенно (в десятки и сотни раз) уменьшить моменты торможения роторов при реверсировании по сравнению с прототипом, благодаря чему существенно улучшаются массогабаритные .характеристики реверсивных устройств и турбины в целом.

Формула изобретения

Способ реверсирования бироторной турбины, например судовой, путем подключения к выходному валу одного при отключении и торможении другого из соосных роторов с направляющими и рабочими аппаратами соответственно посредством переключения соединительных муфт и подачи рабочего тела из входной камеры в выхлопной патрубок, а после стопорения отключенного вала переключением подачи .рабочего тела из входной камеры в проточную часть, отличающийся тем, что, с целью улучшения маневренных характеристик, одновременно с началом подачи рабочего тела из входной камеры в выхлопной патрубок прекращают подачу рабочего тела

из проточной части в выхлопной патрубок, а после подключения одного и стопорения другого из роторов одновременно прекращают подачу рабочего тела из входной камеры в выхлопной патрубок, при этом последний сообщают с проточной частью.

Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано в транспортных реверсивных бироторных турбинах, например судовых, и позволяет улучшить маневренные качества турбины при реверсировании. Одновременно с началом подачи рабочего тела из входной камеры 11 в выхлопной патрубок 13 прекращают подачу рабочего тела из проточной части в этот патрубок, а после подключения одного из стопорения другого из роторов 1,2 одновременно прекращают подачу рабочего тела из входной камеры 11 в выхлопной патрубок 13 и сообщают последний с проточной частью турбины. 1 ил.

9

W 12

2 2

а