Турбомуфта Советский патент 1992 года по МПК F16D33/18 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и быть использовано в конструкциях гидро- и газодинамических муфт например турбо- компрессорных агрегатов для компримиро- вания и транспортировки природного или попутного нефтяного газов

Известна турбомуфта, содержащая установленные в заполняемом рабочим телом корпусе компрессорное и турбинное рабочие колеса с лопатками направляющий узел в виде двух кольцевых элементов с плоскими сопряженными с зазором торцами, закрепленных на торцевых поверхностях лопаток обоих рабочих колес а т акже уплотнение выполненное между упомянутыми торцами в виде расположенного в проточке одного из них кольца

Недостатками такой конструкции турбо- муфты являются низкие эксплуатационные свойства из-за нестабильности величины передаваемого крутящего момента поскольку наличие паразитных перетечек рабочей среды в торцовом зазоре влияет на стабильность вращения турбинного колеса.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных свойств путем увеличения передаваемого крутящего момента и стабилизации величины последнего

На фиг 1 представлена турбомуфта продольный разрез на фиг 2 - сечение А-А на фиг 1

Турбом шина содержит установленные в заполняемом рабочим телом корпусе 1 компрессорное 2 и турбинное 3 рабочие ко- геса с лопатками 4 и 5, направляющий узел в виде двух кольцевых элементов 6 и 7 с плоскими сопряженными с зазором 8 торцами 9 и 10 закрепленные на торцевых поверхностях лопаток 4 и 5 обоих колес 2 и 3 а также уплотнение, выполненное между упомянутыми торцами 9 и 10 в виде расположенного в проточке 11 одного из них кольца 12 Последнее установлено в проточке 11 жестко с возможностью контакта со вторым торцом 9 и выполнено с расположенными на

его боковых поверхностях чередующимися выступами 13 и впадинами 14 трапециевидной в поперечном сечении кольца 12 формы. Проточка 11 может быть расположена эксцентрично оси 15 муфты, а кольцо 12 может быть выполнено в виде ленты зигзагообразной в продольном сечении формы.

Турбомуфта работает следующим образом.

Корпус 1 турбомуфты заполняется рабочим телом, например компримируемым газом из турбокомпрессора, который, в свою очередь, заполняется газом из подводящего газопровода (последние не показаны).

При вращении привода, например газовой турбины, крутящий момент передается компрессорному колесу 2, последнее начинает сжимать газ, находящийся между его лопатками 4, за счет действия центробежных сил. При этом полученная от компрессорного колеса энергия, частично преобразуется в энергию давления, Сжатый газ. поступая на лопатки 5 турбинного колеса 3, преобразует свой запас кинетической энергии и энергии давления в мехамиче- ск/ю энергию на ведомом валу турбокомпрессора, заставляя последний вращаться. Вышедший из турбинного колеса 3 газ, вновь попадает на лопатки 4 компрессорного колеса 2, процесс повторяется и в турбо- муфте устанавливается замкнутая система циркуляции газа между рабочими колесами 2иЗ

Организации потока газовой среды в межлопаточных каналах обоих рабочих колес 2 и 3 способствует установка направляющего узла в виде двух кольцевых элементов 6 и 7 с плоскими сопряжениями с зазором 8 торцами 9 и 10. Для предотвращения паразитных перетечек газовой среды между кольцевыми элементами 6 и 7 из области повышенного давления на периферии компрессорного колеса 2 в область пониженного давления на входе компрессорного колеса 2 в проточке 11 торца 10 кольцевого элемента 7 устанавливается уплотнитель- ное кольцо 12 с возможностью контакта со вторым торцом 9 кольцевого элемента 6, закрепленного на лопатках 4 компрессорного колеса 2 Выполнение проточки 11 эксцентрично оси 15 муфты позволяет увеличить ометэемую уппотнительным

кольцом 12 площадь и, тем самым повысить уплотнительнуго способность и снизить паразитные перетечки рабочей среды в торцовом зазоре 8 между компрессорным 2 и

турбинным 3 колесами, вызванные неравномерностью распределения давления рабочей среды по окружности обоих рабочих колес 2 и 3. При этом снижается влияние на динамику системы включающую турбинное

и компрессорное колеса 2 и 3, паразитных перетечек как источника возбуждения аэродинамических колебаний, и тем самым по- вышается стабильность вращения турбинного колеса 3 и величина передававмого крутящего момента при стабилизации последнего, Кроме того, дисковое трение газовой среды, находящейся-в ячейках кольцевой проточки 11 между чередующимися выступами 13 и впадинами 14 кольца 12 в

виде ленты зигзагообразной в продольном сечении формы, позволяет увеличить передаваемый муфтой крутящий момент. Формула изобретения

1.Турбомуфта, содержащая установ- ленные в заполняемом рабочим телом корпуса комрессорное и турбинное рабочие колеса с лопатками, направляющий узел в виде двух кольцевых элементов с плоскими сопряженными с зазором торцами, закреппенных на торцовых поверхностях лопаток обоих рабочих колес, а также уплотнение, зыпотненное между упомянутыми торцами в виде расположенного в проточке одного из них кольца, отличающаяся тем, что,

с целью улучшения эксплуатационных свойств путем увеличения передаваемого крутящего рломента и стабилизации величины последнего, кольцо установлено в про точке жестко с возможностью контакта с

вторым торцом и выполнено с расположенными ка его боковых поверхностях чередующимися выступами и впадинами трапециевидной в поперечном сечении кольца формы.

2.Турбомуфта по п.1, о т л и ч а ю ща я- с я тем, что проточка расположена эксцентрично оси муфты.

3 Турбомуфта по пп 1 и 2, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что. кольцо выполнено в виде ленты зигзагообразной в продольном сечении формы.

8

ТУР60МУФТА

Использование передача крутящего момента посредством циркулирующего- газообразного рабочего тепа Сущность изобретения турбомашина содержит установленные в заполняемом рабочим телом корпусе компрессорное и турбинное рабоч ие колеса с торцевыми лопатками направляющий узел в виде двух кольцевых элементов с плоскими сопряженными с зазором торцами, а также уплотнение в виде кольца, установленного в проточке торца одного из кольцевых элементов с возможностью контакта с торцом другого кольцевого элемента Коль цо выполнено с расположенными на его боковых поверхностях чередующимися выступами и впадинами 2 з п ф-лы 2 ил