Рабочее колесо центростремительной турбины

(21) 3489192/23-06 (22) 08.09.82 (46) 07.12.83. Бюл. (72) А. Б. ДавыдоВ Д Шербаков Л. М, Шмикт, А. М градский, Ю. И. Тк45А. Ш. КобулашГ. Г. Шмь Чавриков, В. Д. ченко и А. А. Ш или,ит(71) Всесоюзный на институт"Гелиевая те (53) 621.57(088.8) (56) 1. Зайдель Р. лородных установок с. 67 - 70.2. Патент США опублик. 1978. Р, Турбодетандерь М Машгиз, кис 9604093401, кл. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ чно-исследовательскийхника" Г 25 В 11/00; Г 01 Р 5/04(54) (57) 1. РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНОЛ ТУРБИНЫ, преимущественно микротурбодетандера, содержащее несущий диск с рабочими лопатками на его меридианальной поверхности, образующими лопаточные каналы, отличающееся тем, что, с целью снижения гидравлических потерь, на меридианальной поверхности несущего диска в зоне межлопаточных каналов выполнены открытые микроканалы постоянно по всей длине сечения.2,Колесо по п. 1, отличающееся тем, что при его выполнении с покрывным диском на поверхности последнего, обращенной к лопаточным каналам, также выполнены микроканалы, зеркально повторяющие профиль микроканалов несущего диска.Изобретение относится к энергетике, в частности к центростремительным турбинам и микротурбодетандерам.Известны рабочие колеса, выполняемые с определенным числом лопаток. Количество лопаток выбирается в зависимости от размеров колеса и техйологии его изготовления. Существует оптимальное число лопаток, определяемое по формуле -) в в ,ы гй Усрпри котором исключаются вихреобразования в межлопаточных каналах колеса, ко торые проводят к повышенным гидравлическим потерям 111.Однако при уменьшении размеров колеса выдержать оптимальное количество лопаток не представляется возможным из-за ограничений технологии изготовления и вибропрочности лопаток, Поэтому при малых размерах рабочего колеса выполняют лопатки с двухъярусным облопачиванием: часть лопаток в меридианальном направлении имеет полную протяженность от входа в колесо до его выхода, а часть лопаток имеет частичную протяженность.Известны рабочие колеса центростремительных турбин, содержащие несущий диск с рабочими лопатками на его меридианальной поверхности, образующими лопаточные каналы. Количество лопаток на входе в. колесо увеличено в сравнении с рабочим колесом, имеющим лопатки одной длины, а выход из колеса не изменен 2.Недостатком этих колес является то, что наличие дополнительных коротких лопаток все же не дает возможность обеспечить оптимальное количество лопаток, поэтому полностью не устраняет вихреобразование в межлопаточных каналах и, следовательно, потери, связанные с отрывом пото- З 5 ка от поверхности лопаток, остаются, что снижает эффективность рабочего колеса.Цель изобретения - снижение гидравлических потерь путем уменьшения потерь, связанных со срывом потока от поверхности лопатки и от обратных токов газа в меж О лопаточных каналах.Указанная цель достигается тем, что в рабочем колесе центростремительной турбины, преимущественно микротурбодетандера, содержащем несущий диск с рабочими 45 лопатками на его меридианальной поверхности, образующими лопаточные каналы, на меридианальной поверхности несущего диска в зоне межлопаточных каналов выполнены открытые микроканалы постоянного по всей длине сечения. 50Кроме того, при выполнении колеса с покрывным диском на поверхности последнего, обращенной к лопаточным каналам, также выполнены микроканалы, зеркально повторяющие профиль микроканалов Несуш,его диска.На фиг. 1 показано рабочее колесо центростремительной турбины полуоткрытого типа; на фиг. 2 - часть развертки входа в межлопаточные каналы полуоткрытого колеса; на фиг. 3 - часть развертки входа в межлопаточные каналы закрытого колеса.Полуоткрытое колесо, изображенное на фиг. 1 и 2, состоит из лопаточного диска 1, раоочих лопаток 2 и микроканалов 3, выполненных между лопатками 2 с шагом Е и высотой в, Микроканалы 3 имеют глубинуи шаг 3, определяемый из соотношения -- 0,05 - 0,5.На фиг. 3 изображена часть развертки входа в закрытое колесо, имеющее лопаточный диск 1 и покрывной диск 4, в котором микроканалы 3 расположены в межлопаточных каналах на лопаточном 1 и покрывном 4 дисках, В покрывном диске 4 микроканалы 3 зеркально повторяют профиль микроканалов лопаточного диска 1.Оптимальные соотношения - (отно 3шение шага микроканала к шагу основных лопаток) выбраны из условий технологии изготовления. Шаг микроканала определяется диаметром фрезы, При изготовлении колес малого диаметра ф 10 - 30 мм конструкция колеса не позволяет применение фрез большого диаметра, так как расстояние между выходными кромками лопаток рабочего колеса сравнительно мало. Из условия прочности инструмента минимально возможный диаметр фрезы ф 0,6 мм. В колесах большего диаметра это соотношение возрастает, так как возможно применение инструмента большего диаметра. Из этого следует предел изменения относительного шага 0,05 - 0,5. Глубина канала так же определяется из условий технологии. Специальных, экспериментальных исследований, выявляющих оптимальные соотношения, не проводилось.При работе турбины или турбодетандера расширяемая рабочая среда, попадая на рабочее колесо, отдает свою кинетическую и потенциальную энергию как рабочим лопаткам 2 колеса, так и стенкам микроканалов 3, расположенным на лопаточном 1 и покрывном 4 дисках.Наличие микроканалов препятствует вихреобразованию, снижает гидравлические потери и повышает эффективность колеса и, следовательно, турбины в целом.Составитель А. Коломейцева Редактор О. Бугир Техред И. Верес Корректор А. Дзятко Заказ 9782/35 Тираж 530 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4