ТУРБОДЕТАНДЕР ДЛЯ ХОЛОДИЛЬНОГО ЦИКЛА УСТАНОВОК ГЛУБОКОГО ОХЛАЖДЕНИЯ Советский патент 1949 года по МПК F25B9/00 

Настоящее изобретение относится к турбодетандерам для холодильного цикла установок глубокого охлаждения по авт. св. №77119. Согласно изобретению, предлагается указанный турбодетандер снабжать дополнительным подводом газа.

На чертеже приведен схематический продольный разрез предлагаемого турбодетандера, на котором имеются следующие обозначения: 1 - левый ротор; 2 - правый ротор; 3 - статор; 4 - сопловой аппарат; 5 - вал компрессора; 6 - промежуточный отбор воздуха при давлении Р₂; 7 - вывод азота и дополнительного воздуха при давлении Р₃; 8 - подвод азота при давлении P₄; 9 - отвод просочившегося воздуха в азотную часть турбодетандера; 10 - воздух высокого давления Р₁; 11 - уплотнение между пространством с давлением Р₄ и атмосферой; 12 - и 13 - уплотнения между пространствами, имеющими давление P₁ и Р₄; 14 - уплотнения между пространствами, имеющими давление Р₂ и Р₄, 15 - уплотнения между пространствами, имеющими давление Р₂ и Р₃.

Турбодетандер представляет собой радиальную реактивную турбину с вращением двух дисков в разные стороны. При этом, как известно, каждая ступень перерабатывает в четыре раза больше энергии, чем турбины обычного типа.

Работа предлагаемого турбодетандера осуществляется следующим образом. Воздух высокого давления P₁ расширяется от центра к периферии.

При движении от центра к периферии газ совершает работу против центробежных сил, которые на первых ступенях малы. Действие центробежных сил начинает сказываться только на последних ступенях, расположенных на периферии. Это обстоятельство используется в азотной части турбодетандера, где азот расширяется к периферии и двигается к центру навстречу основному потоку газа.

Азот подводится при давлении Р₄≈6 ата к неподвижному сопловому аппарату, расположенному на периферии. Отбор азота происходит через вращающиеся диски вместе с частью воздуха, расширяющегося с 6 до 1,2 ата.

Вывод газа через вращающиеся диски происходит при помощи аксиальных венцов лопаток, работающих с очень малым теплопадением, необходимым только для того, чтобы абсолютная скорость выхода была невелика.

Турбодетандер отдает энергию на два вала турбокомпрессора. При этом ротор турбодетандера можно непосредственно сажать на вынесенную консоль вала турбокомпрессора. Осевая нагрузка со стороны протекающего воздуха уравновешивается за счет установки соответствующего диаметра уплотнения 13. Небольшая осевая нагрузка детандера будет восприниматься осевыми подшипниками турбокомпрессора.

В турбодетандере чрезвычайно сложно уплотнять воздух высокого давления до 1 ата или даже до 6 ата. В предлагаемой конструкции уплотнение воздуха высокого давления сводится фактически к уплотнению воздуха с 6 ата. Уплотнения разбиты на две части. Первая часть уплотняет с высокого давления Р₁ до Р₄≈6 ата, причем прошедший через эти уплотнения дросселированный воздух присоединяется к азоту и идет на расширение в азотную часть турбодетандера. Вторая часть работает на небольшом перепаде давления от Р₁≈6 ата до атмосферного.

Форма выполнения турбодетандера для холодильного цикла установок глубокого охлаждения по авт. св. №77119, отличающаяся тем, что он снабжен дополнительным подводом газа.