Турбодетандер высокого давления

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ИЗОБРКт вательский инстидовательский и описжК ПАП:НЮ(П) Всесоюзный научно- исслтут гелиевой техники(54) ТУРЬОДЕТАНДЕР ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (57) Использование: в криогенной технике. Сущность изобретения: тормозное устройство выполнено в виде вихревого компрессора с зеркально расположенными колесами, лопатки которых выполнены в теле вала, что позволяет повысить надежность и экономичность турбодетандера, 3 ипИзобретение относится к области энергетики, а именно к ниэкотемпературнымтурбодетандерам высокого давления, применяемым в криогенной технике для понижения энтапьпии рабочего тела. 5Известны турбодетандерь 1 для расширения потока газа высокого давления (до 20МПа на входе в машину), выполненныедвухступенчатыми, двухроторными, состоящиеиз ротора(вала) на опорахс газовой смазкой "0. и центробежного компрессора на консоли. вала, противоположной консоли с турбинным колесом, который служит в качестветормозного устройства (1),Недостатком этих турбодеттандеров являются большие осевые усилия на подпятник, что требует создания подпятника сбольшими диаметрами, которые ненадежныв работе.Известен также турбодетандер высокого давления, принятый за прототип, содержащий корпус и размещенный в нем вал стурбинными колесами, расположенными пообе стороны тормозного устройства, в котором на рабочих поверхностях подг 1 ятникавыполнены профилированные углубления(2).Недостатком этого турбодетандера является то, что указанные углубления не могут создавать нагнетательного действия; а 30могут. только играть роль подушки, когда впредлагаемом техническом решении газ отвихревого компрессора подается во всеопоры как источник газовой смазки, экономя при этом рабочий гаэ, подаваемый на 35расширение.Целью изобретения является обеспечение работоспособности турбодетандерапри расширении газа высокого давленияпри малых расходах, повышение надежности,Поставленная цель достигается тем, чтов турбодетандере, содержащем корпус иразмещенный в нем вап с опорами и турбин-ными колесами, расположенными на валу 45по обе стороны тормозного устройства, тор.мозное устройство выполнено в виде вихреваго компрессора с зеркально расположенными колесами, лопатки которых выполнены, например, в теле вала,Для экономии рабочего газа и повышения надежности работы газовых опор выходгаза иэ вихревого компрессора соединен с линией подачи газа на опоры.Благодаря такому исполнению туродетандера значительно упрощается и становится более надежной и работоспособной конструкции тормозного устройства, которая значительно сокращает габариты машины, позволяя отказаться от громоздкогомасляного агрегата,На фиг.1 представлен турбодетандер свихревым компрессором-тормозом; нафиг,2 - турбодетандер с питанием опор отвихревогокомпрессора; на фиг.З - сечениерабочего колеса вихревого компрессора.Турбодетандер содержит вал 1 ступенчатого типа с консольно расположеннымирабочими колесами 2 и 3 первой и второйтурбинных ступеней соответственно, установленных на опорах 4 в корпусе 5.В центральной части вала 1 между опорами 4 размещено тормозное устройство 6,выполненное в виде вихревого компрессорас зеркально расположенными колесами 7лопатки 8 которых выполнены, например, втеле вала 1. В корпусе 5 выполнены торообразные каналы 9, являющиеся диффуэоромкомпрессора, с входом 10 и выходом 11.Выход 11 газа с рабочего колеса 7 вихревого компрессора может быть соединенчерез вентиль 12 с линией 13 подачи сжатого газа в опоры 4.Для подачи газа высокого давления нарабочее колесо 2 первой ступени турбодетендера служит коллектор 14, турбинныеступени 2 и 3 соединены между собой промежуточным коллектором 15, а патрубок 16служит для выхода газа, расширенного втурбодетандере, Для подачи рабочего газав тормозное устройство 6 на лопатки 8 колес7 вихревого компрессора служит трубопровод 17.Турбодетандер работает следующимобразом.Газ, подлежащий расширению, пад высоким давлением по коллектору 14 поступа-.ет на рабочее колесо 2, расширяется дорасчетного промежуточного давления и поколлектору 15 подается на рабочее колесо3 второй ступени турбодетандера, где расширяется с понижением температуры до конечного давления и по патрубку 16направляется в охлаждающую систему, например криогенную установку (не показана).Рабочий газ тормозного устройства 6 потрубопроводу 17 поступает на лопатки 8 колес 7 вихревого компрессора, претерпеваетмногократное сжатие в торообраэном канале 9 (диффузоре) компрессора и, создаваявысокий напор, поглощает мощность турбинных ступеней, противодействуя осевомуусилию параллельно работающей турбинной ступени. Часть газа, сжатого в компрессоре, через вентиль 12 по линии 13 подаетсяна опоры 4, устраняя необходимость в дополнительном рабочем газе, подаваемом наопоры 4 в ранее известных машинах, чемдостигается его экономия, а также обеспечивается надежность работы опор, так какисключаются отказы в подаче рабочего газана опоры. Создание тормозного устройства такого типа обеспечивает простоту конструкФормула изобретен и яТУР БОДЕТАНДЕР ВЫСОКОГО ДАВ-. ЛЕНИЯ, содержащий корпус и размещенный в нем вал с опорами, расположенными по обе стороны тормозного устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения ции, уравновешенность вала и надежностьв работе.(56) Ардашев В.Н., Бабичев М,С, и др. Труды5 МВТУ, 1974, М 193, с. 6, рис. 2,Авторское свидетельство СССРМ 415458. кл. Р 25 В 1100, опублик. 1974.надежности и экономии, тормозное уст- "О ройство выполнено в виде вихревого компрессора с зеркально расположенными колесами, лопатки которых выполнены в теле вала, выход газа из компрессора соединен с линией подачи газа на опоры.