ПАРОВАЯ ИЛИ ГАЗОВАЯ ТУРБИНА Советский патент 1925 года по МПК F01D9/02 

Предлагаемое изобретение касается усовершенствований в паровых или газовых турбинах.

Рядом произведенных опытов над турбинами, имеющими сопла с постоянным отношением поперечного сечения сопла у места выхода, к наименьшему сечению сопла, заявители установили, что зависимость коэффициента скорости струи пара, определяющего собою соотношение между теоретической и действительной скоростью пара и сопле, от теоретической скорости выражается для различных, известных устройств сопел, выпуклыми кривыми, ясно выражающими точку максимума, при чем выяснилось, что на форму кривых, в особенности при более высоких теоретических скоростях, имеет значительное влияние общепринятое до сих пор расположение выпускных отверстий под косым углом к направлению центральных осей сопел в месте выпуска рабочей жидкости.

Предлагаемое изменение заключается, главным образом, в расположении означенных выше выпускных отверстий под прямым углом к направлению осей сопел в месте расположения этих выпускных отверстий, благодаря чему достигается повышение полезного действия турбины.

На фиг. 1 и 2 показано устройство сопел или направляющих каналов, выполненных согласно предлагаемого изобретения; выпускные отверстия их расположены под прямыми углами к направлению центральных осей этих последних в месте выхода, при чем зазор между направляющим приспособлением и ротором перекрывается выступающими кольцами на этом последнем. На фиг. 3 и 4 представлено подобное же устройство, при чем перекрытие зазора достигается при помощи колец, выступающих на направляющем приспособлении. На фиг. 5 и 6 стенки направляющих приспособлений или сопел показаны отступающими несколько назад за выпускные отверстия.

Как видно из фиг. 1-2, выпускные отверстия 13 сопел или каналов не лежат в одной общей плоскости, но расположены под прямыми углами к направлению осей сопел в местах выхода рабочей жидкости, благодаря чему площадь, подвергающаяся трению, при вращении, значительно уменьшается и повышается работа турбины. Дальнейшее повышение коэффициента скорости получается применением высокой скорости струи, а для понижения значительных потерь в зазорах и предупреждения вредного действия центробежной силы на рабочую струю пара применяется наружное кольцо 14 и внутреннее предохранительное кольцо 15

На фиг. 3 и 4 показано, что тот же результат может быть достигнут снабжением направляющих приспособлений наружными и внутренними предохранительными кольцами 14¹ и 15¹. Наконец, при осевых активных турбинах предпочтительнее выполнять средний диаметр обода, несущего направляющие лопатки, приблизительно на 8-10 мм. меньше, чем средний диаметр обода несущего лопатки ротора, с целью впуска рабочей жидкости в лопатки ротора при наименьшей возможной высоте лопаток, благодаря чему еще более понижатся потери в роторе. Разница между средними диаметрами обода с направляющими лопатками и обода с лопатками рабочего колеса обозначена на фиг. 1 и 3 буквой d.

Вместо указанных форм лопастей направляющему приспособлению может быть придана форма, изображенная на фиг. 5, где цифрою 16 обозначены верхние поверхности лопаток, а цифрою 18 - задние их поверхности. Поверхности 16 служат для направления струи, а задние стенки 17 и прилегающие боковые стенки оказывают свое действие только до выходного отверстия 18, а затем стенки отступают по любой подходящей кривой 19, давая возможность струе е свободно расшириться. Величина поверхностного трения является таким образом пониженной, ибо значительная часть поверхности оказывается удаленною как раз в месте наивысшей скорости пара. В этом случае может быть допускаемо большее расширение в зазоре, что имеет большое значение для турбин высокого давления, где, как известно, располагаемое давление увеличивается с уменьшением нагрузки.

Совершенно аналогичным образом предлагаемое изобретение может быть применено и в том случае, когда пользуются направляющим приспособлением с расширительными соплами, как показано на фиг. 6, где, по выходе струи из нормального, к направлению оси, сечения 18, может получиться параллельная струя. Стенка 19, начиная от этого места, отходит назад с очертанием, подобным изображенному на фиг. 5.

1. Паровая или газовая турбина, характеризующаяся применением направляющих каналов или сопел, выпускные отверстия 13 коих располагаются в плоскостях, перпендикулярных к направлению осей концевых частей каналов или сопел, прикрываемых кольцевыми закраинами 14, 15 турбинных каналов (фиг. 1, 2) или кольцевыми закраинами 14¹, 15¹ направляющего венца (фиг. 3, 4), при чем в осевых турбинах средний диаметр турбинного колеса может быть сделан больше среднего диаметра направляющего колеса.

2. Видоизменение охарактеризованной в п. 1 турбины, отличающееся тем, что задние стенки 19 направляющих каналов или сопел, за выпускными отверстиями 18, отступают на некоторую величину ƒ, давая возможность вытекающим струям е свободно расширяться.