Турбодетандер Советский патент 1980 года по МПК F25B11/00 

1

Изобретение относится к низкотемпературной технике, а более конкретно к высокоскоростным турбодетандерам гелиевых криогенных систем и может быть использовано в различных областях промышлен- 5 ности: радиотехнической, электротехнической, химической и других.

Известны турбодетандеры содержащие корпус с крышкой, турбинную стуиень и тормозное устройство в виде электрогенера- ю тора со статором, якорем и обмоткой возбуждения .

Недостатком таких турбодетандеров является то, что теилопритоки от электрических потерь в якорной обмотке и от потерь i5 на гистерезис и вихревые токи в магнитном материале статора передаются охлаждаемому газу, понижая хладопроизводительность установки.

Целью изобретения является повышение 20 хладопроизводительности турбодетандера.

Указанная цель достигается тем, что электрогенератор выполнен одноименно полюсным, индукторного типа и укреплен с помошью фланцевого соединения на крыш- 25 ке с ее наружной стороны, при этом крышка под фланцевым соединением выполнена из магнитного материала, а остальная ее часть иод статором, якорем и обмоткой

возбуждения - из немагнитного материала.

На чертеже изображен продольный разрез турбодетандера.

Тормозное устройство установлено на крышке 1 криоблока и содержит корпус 2 с фланцевым соединением 3, в котором запрессован тороидальный статор 4. В нижней части статора 4 имеются в радиальнОлМ наиравлении пазы 5, в которые заложена якорная обмотка 6. В корпусе 2 помещена кольцевая обмотка возбуждения 7.

Под крышкой 1 криоблока соосно со статором 4 установлен корпус 8 турбодетандера 9. В корпусе 8 закреплены: держатели 10 и И самоустанавливающихся газодинамических подшипников 12 и 13, приемная 14 и расширительная 15 газовые камеры, магнитопровод 16, лабиринтное кольцо 17, газодинамический подшипник 18.

Магнитопровод 16 на внутренней поверхности имеет поперечно-кольцевые пазы 19 и зубцы 20. Ротор 21 на одном конце имеет ияту 22, в верхней части которой имеются поперечно-кольцевые пазы 23, а в средней - пазы 24 и зубцы 25, расположенные иод поперечно-кольцевыми пазами 19 и зубцами 20 магнитопровода 16. На другом конце ротора 21 закреплено турбинное колесо 26, на которое через направляющий аппарат 27 подается газ. Поперечно-кольцевые пазы 19 и 24 и зубцы 20 и 25 служат для дополнительной электромагнитной аксеальной стабилизации ротора 21.

Крышка 1 криоблока выполнена из двух материалов: под фланцевым соединением 3 корпуса 2 - из магнитного материала, а остальная часть, а также под статором 4 с якорной обмоткой 6 и обмоткой возбуждения 7 - из немагнитного материала. Корпус 2 и статор 4 выполнены из магнитного материала. Корпус 8, магнитопровод 16 и ротор 21 выполнены из магнитного материала, а пазы 23 ротора 21 заварены электродом из немагнитного материала. Держатели 10 и 11, подшипники 12 и 13, газовые камеры 14 и 15, лабиринтное кольцо 17 выполнены из немагнитного материала.

Турбодетандер работает следующим образом.

При подаче газа на турбинное колесо 26 ротор приходит во вращение. Магнитный поток, созданный обмоткой возбуждения 7 при питании ее постоянным током, проходит по направлению, показанному пунктиром на чертеже.

При вращении ротора 21 магнитный поток пульсирует от пазов 23, наводя электродвижующую силу в якорной обмотке 6, к которой подсоединены нагрузочные сопротивления (на чертеже не показано). В область 28 подается хладагент для охлаждения статора 4 с якорной обмоткой 6 и обмоткой возбуждения 7.

Применение торцевого, индукторного, одноименно полюсного электрогенератора в качестве тормозного устройства и его указанной компоновкой в криоблоке позволяет повысить КПД Турбодетандер а на 10-15% (по расчетным данным), что позволит повысить хладопроизводительность установки на 10-15%.

Формула изобретения

Турбодетандер, содержащий корпус с крышкой, турбинную ступень и тормозное устройство в виде электрогенератора со статором, якорем и обмоткой возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения хладонроизводительности, электрогенератор выполнен одноименнополюсным, индукторного типа и укреплен с помощью фланцевого соединения на крышке с ее наружной стороны, при этом крышка

под фланцевым соединением выполнена из магнитного материала, а остальная ее часть под статором, якорем и обмоткой возбуждения - из немагнитного материала. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 311107, кл. F 25В 11/00, 1970.

6 7 2

5 22