Рабочее колесо турбодетандера

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 120181 (21) 3233235/23-06 1 М Кп Э с присоединением заявки М Р 25 В 11/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 300782(72) Автор "изобретен М. В. Три губ 1) Заявит хнадогии чно-исследовательский ин криогенного машиност итут ения. 25 О Изобретение относится к холодильной технике, в частности к турбодетандерам, и может быть использовано в турбодетандерах воздухоразделительных установок.Известно рабочее колесо турбодетандера, содержащее профилйрованный диск с выполненными с ним за одно целое и расположенными на его периферии лопатками, наружные кромки которых расположены на диаметре, равном большему диаметру диска, причем каждая лопатка в сечении, перпендикулярном оси колеса, выполнена прямоугольной (1.Недостаток такого рабочего колеса турбодетандера заключается в том, что в нем происходит значительная потеря энергии газа. Это в конечном итоге приводит к снижению КПД машины Потери энергии газа на колесе происходят во"первых от того, что плоские кромки прямоугольных лопаток перекрывают выходные сечения сопел направляющего аппарата при прохождении последних, в результате чего поток газа резко изменяет направление движения и сильно турбулизируется. Во-вторых, в местах пересечения спинки лопатки с лопаточным диском происходит отрыв пограничногослоя газа с образованием застойныхэон, так как газ поступает под угломк направлению спинки лопатки и неможет заполнить проходное сечениемежду ними. Кроме того, прямоугольная лопатка, представляет собой консольную балку постоянного .сечения,у которой частота собственных коле"баний близка к частоте колебанийсобственно машины, что может привести к резонансу и обрыву лопатки.Цельизобретения - повышение КПДтурбодетандера.Поставленная цель достигаетсятем, что каждая лопатка в сечении,перпендикулярном к оси колеса, выполнена в виде треугольника, в каждом сечении спинка лопатки расположена по касательной к диску, а корыто радиально,На фиг,1 изображено рабочее колесо турбодетандера; на фиг,2 - сечение А-А на фиг.1.Рабочее колесо турбодетандерасодержи профилированный диск 1 Свыполненными с ним за одно целоеи расположенными на его перифериилопатками 2, наружные кромки 3 которых расположены на диаметре, равном947587 Формула изобретения большему диаметру диска 1. Каждая лопатка 2 в сечении, перпендикулярном оси колеса, выполнена в виде треугольника. В каждом сечении спинка 4 лопатки 2 расположена по касательной к диску 1, а корыто 5 ра диально. Соседние лопатки 2 образуют межлопаточные каналы б для прохода рабочего газа.Рабочее колесо турбодетандера работает следующим образом. 10Газ иэ сопел направляющего аппарата поступает в межлопаточные каналы б, движется по ним, отдавая колесу свою энергию, и, охлаждаясь, выходит из колеса. Однако при входе в проточную часть рабочего колеса и при движении по ней гаэ не встречает резких местных сопротивлений, не образуется застойных зон и нет отрыва пограничного слоя, так как наружные кромки 3 лопаток представляют собой вершины треугольников и при движении лопатки мимо сопел направляющего аппарата перекрытие последнего кромкой лопатки не происходит.Предложенное техническое решение позволяет повысить КПД и надежность турбодетандера, так как уменьшается вероятность отрыва пограничного слоя потока газа в местах соединения лопаток с лопаточным диском, а посколь-. ку толщина наружной кромки лопатки обусловлена только технологией изготовления и может быть на порядок меньше ширины выходного сечения35 сопел направляющего аппарата, снижаются потери от местных скачков уплотнений газа, вызванных в основ="ном редкими изменениями направленияего движения, которые практическиисключены. Лопатки рабочего колесапредставляют собой консольную балкупеременного сечения с массивнымоснованием, Собственная частота колебаний такой лопатки резко увеличена по сравнению с прототипом и находится далеко от диапазона рабочихчастот машины. Это резко уменьшаетвозможность резонанса и повышаетнадежность турбодетандера,1. Рабочее колесо турбодетандера,содержащее профилированный диск свыполненными с ним за одно целое ирасположенными на его периферии лопатками, наружные кромки которыхрасположены на диаметре, равномбольшему диаметру диска, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения КПД турбодетандера, каждая лопатка в сечении, перпендикулярном к оси колеса, выполнена ввиде треугольника,2. Колесо по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в каждом сеченииспинка лопатки расположена по касательной к диску, а корыто радиально Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Епифанова В.И. Низкотемпературные радиальные турбодетандеры. М ф Машиностроение, 1974, с. 383.