Регулируемая парциальная турбомашина Советский патент 1992 года по МПК F01D1/02 

Изобретение относится к области регулирования турбомашин.

Известны турбомашины, регулирование мощности которых производится изменением степени парциальности посредством перекрытия сопловой диафрагмой части сопел. Такие турбомашины наиболее легки в изготовлении и просты в регулировке.

Однако КПД таких турбомашин на переменных режимах достаточно низкий в связи с большими потерями от вентиляции неактивной дуги рабочего колеса.

Известна парциальная турбина, соде.р- жащая лопатки только на части окружности рабочего колеса, чем полностью устраняются потери от вентиляции.

Однако такая турбина не может быть выполнена регулируемой на основе известных способов регулирования. При частичном перекрытии сопел неактивная, а следовательно, необлопаченная дуга рабочего колеса исключает непрерывное поступление потока на лопатки рабочего колеса.

Наиболее близка к предлагаемому техническому решению лопаточная машина, в частности, вентилятор, регулирование производительности которого производится без остановки ротора путем перекрытия по высоте лопаток рабочего колеса коробчатым кожухом, вращающимся совместно с рабочим колесом и подвижным относительно последнего в осевом направлении.

Однако такое перекрытие межлопаточных каналов рабочего колёса связано с рядом недостатков. В частности возникают потери от резкого сужения потока при выходе его из сопел на рабочее колесо, при уменьшении относительной высоты межлопаточных каналов рабочего колеса возрастает доля концевых потерь, что приводит к

СО

С

-ч

ю

4 00

ю

00

изменению структуры потока и уменьшению эффективности турбины.

Таким образом, регулирование с помощью перекрытия подвижными диафрагмами элементов проточной части турбомашин придает последним различные свойства в зависимости от конструкции и размещения диафрагмы относительно элементов проточной части. Известная конструкция с секторной диафрагмой, размещенной на сопловом аппарате и подвижной относительно последнего в окружном направлении, придает турбомашине свойства увеличения вентилляционных потерь при сохранении структуры потока и оптимальности геометрических размеров проточной части турбомашины. Другая конструкция с вращающимся совместно с колесом коробчатым кожухом, подвижным относительно последнего в осевом направ- лении, придает турбомашине свойство переменности геометрических размеров проточной части рабочего колеса с изменением структуры потока и возникающих в связи с этим потерь.

Цель изобретения - повышение эффективности турбомашин на переменных режимах.

Указанная цель достигается тем, что кожух выполнен по крайней мере из двух сое- диненных между собой секторов, охватывающих рабочее колесо со стороны входных и выходных кромок рабочих лопаток по всей высоте последних, и установлен с возможностью перемещения в окружном направлении относительно рабочего колеса.

На фиг. 1 показана осевая турбина, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг.З - положение диафрагмы на рабочем колесе на номинальном режиме работы ступени; на фиг. 4 - положение кожуха на режиме регулирования; на фиг. 5 - развертка ступени.

Регулируемая парциальная турбомаши- на содержит сопловой аппарат 1 с соплами, выполненными по всей его окружности, рабочее колесо 2, содержащее два облопачен- ных сектора, кожух 3, связанный с механизмом осевого перемещения, одна из возможных конструкций которого содержит регулировочный поршень 4, штифт 5, скользящий по винтовому пазу, выполненному во втулочной части кожуха, поршневую полость 6, пружину 7 и направляющие шпонки 8.

Турбомашина работает следующим образом.

Рабочее тело поступает в сопловой аппарат 1 и из него на лопатки рабочего колеса 2, после чего выбрасывается наружу. На номинальном режиме работы турбомашины кожух 3 занимает положение, при котором его сектора располагаются на необлопачен- ной части диска рабочего колеса. При уменьшении давления рабочего тела меняется давление и в поршневой полости 6, соединенной с источником рабочего тела. Поршень 4 перемещается по направляющим шпонкам 8 и своим штифтом 5 воздействует на поверхность винтового паза, выполненного во втулочной части кожуха 3. При этом кожух поворачивается относительно рабочего колеса в окружном направлении. Перемещаясь, сектора кожуха перекрывают межлопаточные каналы рабочего колеса как со стороны входа, так и со стороны выхода потока. Поворот кожуха происходит до тех пор, пока проходная площадь межлопаточных каналов рабочего колеса не станет соответствовать новому режиму .работы по начальному давлению рабочего тела. Такое соответствие обеспечивается уравновешиванием давления на поршень и усилия пружины 7.

Формула изобретения

Регулируемая парциальная турбомаши- на, содержащая сопловой аппарат с соплами по всей его окружности, сообщенный с рабочим колесом, рабочие лопатки которого установлены на части диска, а также кожух, установленный соосно с рабочим колесом с возможностью совместного вращения и подключенный к механизму перемещения, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности на переменных режимах, кожух выполнен по меньшей мере из двух соединенных между собой секторов, охватывающих рабочее колесо со стороны входных и выходных кромок рабочих лопаток по всей высоте последних, и установлен с возможностью перемещения в окружном направлении относительно рабочего колеса.

Раг. J

ФагЛ

2

и.г.5

Использование: турбомашиностроение для регулирования турбомашин. Сущность изобретения: кожух регулируемой парциальной турбомашины, установленный соос- но с рабочим колесом с возможностью совместного вращения, выполнен по меньшей мере из двух соединенных между собой секторов, охватывающих рабочее колесо со стороны входных и выходных кромок рабочих лопаток по всей высоте последних, и размещен с возможностью перемещения в окружном направлении относительно рабочего колеса,5 ил.