Вихревая турбина

1502852 А БЛИН 511 4 Г О 1 В 15/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЬСТВУ АВТОРСКОМ(54) ВИХРЕВАЯ ТУРБИНА (57) Изобретение относ и машиностроению и мож зовано в малоразмерных преимущественно средст технологических произв цессов, в частности ру шин. Цель изобретения реверс вращения ротора бины внутренними газод средствами при улучшен ния характеристик. В к 98/24-06(21) 4345 (22) 17.1 (46) 23.0 (71) Лени ный инсти (72) Е.В. А.В. Коко (53) 621.4 (56) Автор В 1359371Авторс В 1359437 Мячин, В.Н. Кузнецов,ин и Г.И. Калиш38,9(088.8)ское свидетельство СССРкл. Р 01 0,15/06, 1985.ое свидетельство СССРкл. Р О 1 Р 1/08, 1986. тся к турбинот быть испольтурбоприводах обеспечения дственных проных пневмома- обеспечить150285щены по краиней мере две поворотные втулки (ПВ) 3. Ось 5 вращения каждой ПВ 3 направлена вдоль одной из осей прямоугольной координатной системы, в свою очередь одна из осей которой параллельна оси вращения ротора 7. В каждой ПВ 3 выполнен сквозной сопловой канал (СК) 8, ось 11 которого лежит в плоскости, содержащей ось 5 .вращения ПВ 3, либо перпендикулярной таковой. СК 8 сообщены с впускным 2 4патрубком 2 и рабочими лопаткамй 9 посредством отверстий 1 О в корпусе 1, а ПВ 3 снабжены приводом 4 поворота.Выпускные каналы расположены по дуге между поворотными втулками 3, Поворотом ПВ 3 приводом 4 осуществляется изменение угла наклона оси 11 СК 8 по отношению рабочих лопаток 9, обеспечивающего прямое или обратное вращение ротора 7 и регулирование момент.ных и мощностных характеристик. 14 илИзобретение относится к турбинои машиностроению и может быть использовано в турбоприводах вспомогательных машин и механизмов преимуществен 20но для транспортных средств и средствобеспечения технологических производственных процессов, в частности ручных пневмомашин.5Цель изобретения - обеспечение регулирования моментных и мощностных характеристик и реверса вращения роторавихревой турбины.На фиг. 1 представлена (в мериди 30ональной плоскости) турбина с радиальным подводом рабочей среды с осью вращения поворотной втулки, перпендикулярной оси вращения ротора, и расположением оси соплового канала в плоскости, содержащей ось вращения поворотной втулки, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - турбина с радиальным подводом с осью вращения поворотной втулки,параллельной оси вращения ротора, и 40 расположениями оси соплового канала вплоскости, перпендикулярной оси вращения поворотной втулки; на фиг. 4сечение Б-Б на фиг, 3; на фиг. 5турбина с радиальным подводом с осью 45 вращения поворотной втулки, перпендикулярной оси вращения ротора, и рас положением оси соплового канала вплоскости, содержащей ось вращенияповоротной втулки; на фиг6 - сечение В-В на фиг. 5; иа фиг7 - турбина с боковым подводом с осью вращения поворотной втулки, параллельнойоси вращения ротора, и расположениемоси соплового канала в плоскости, содержащей ось вращения поворотной . втулки; на фиг. 8 - сечение Г-Г на фиг. 7; на фиг. 9 - турбина с выдвинутым рабочими лопатками соплом; на фиг. 10 - сечение Л-Л на фиг. 9; нафиг.11 - турбина с боковым подводомс осью вращения поворотной втулки,перпендикулярной оси вращения ротора,и расположением оси соплового каналав плоскости, перпендикулярной осивращения поворотной втулки; нафиг. 12 - сечение Е-Е на фиг. 11; нафиг.13 - турбина с боковым подводомс осью вращения поворотной втулки,параллельной оси вращения ротора ирасположением оси соплового канала вплоскости, содержащей ось вращенияповоротной втулки; на фиг. 14 - сечение л(-Ж на фиг. 13. Вихревая турбина содержит корпус 1 с впускным патрубком 2 и размещенные в корпусе 1 реверсивное устройство, выполненное в виде по крайней мере двух поворотных втулок 3, снабженных приводом 4 поворота, Ось 5 вращения каждой поворотной втулки 3 направлена вдоль одной из осей прямоугольной координатной системы, в свою очередь одна из осей котброй параллельна оси 6 вращения ротора 7. В каждой поворотной втулке 3 выполнен сквозной сопловой канал 8, сообщенный с впускным патрубком 2 и рабочими лопатками 9 посредством дополнительных отверстий 10 в корпусе. Ось 11 соплового канала 8 расположена в плоскости, содержащей ось 5 вращения поворотной втулки 3, либо перпендикулярна таковой (фиг. 3 и 10). В корпусе 1 выполнено устройство 12 выпуска отработавшей среды, сообщенное выпускными каналами 13 с рабочими лопатками 9, В случае выпуска отработавшей среды непосредственно в атмосферу устройство 12 выпуска отсутствует (фиг. 7, 9, 11 и 12), 1502852Предлагаемая конструкция можетбыть реализована как в вихревых турбинах с радиальным подводом рабочейсреды (фиг. 1, 3 и 5), так и в турбинах с боковым поводом (фиг. 7, 9,11 и 12) рабочей среды. Использование указанных на фиг. 1 - 14 вариантовисполнения поворотных втулок 3 определяется в основном условиями технологичности изготовления и эксплуатации.Сопловой канал 8 (ось 11 соплового канала 8) по отношению к рабочимлопаткам 9 устанавливае гся под углом 15с наклона в требуемом интервале егоизменения от определенных значенийодо 180 -сс . Геометрия соплоных каналов 8 и рабочих лопаток 9 (проточнойчасти) может быть ньполнена одинаковой для прямого и обратного вращенияротора 7.При работе турбины рабочая средачерез впускной патрубок 2 и расположенньп в поворотной втулке 3 сопловой канал 8 поступает на рабочие лопатки 9. В результате энергообменас рабочими лопатками 9 на роторе 7создается крутящий моментОтработавшая среда через выпускные каналы 13 30поступает в устройство 12 выпуска отработавшей среды или непосредственнов атмосферу (фиг. 7, 9, 11 и 13).В зависимости от варианта исполнения вихревой турбины поворотом втулок3, осуществляемым приводом 4 поворота, осуществляется либо только изменение угла ( наклона оси 11 соплоного канала 8 по отношению к рабочимлопаткам 9 от значения угла оСобес Опечивающего прямое вращение (ф д)ротора 7 турбины, до противоположногоозначения угла 180 - о(, обеспечивающегообратное (- сд ) вращение ротора(фиг. 1, 5, 7, 9 и 13), либо изменение угла наклона оси 11 соплового канала 8 с любым требуемым интерваломоего изменения от,( до 180-(Фнг. 3и 11), обеспечивая тем самым не толькореверс вращения ротора 7 турбины,но и регулирование ее моментных имощностных характеристик, одинаковыхпри прямом и обратном вращении ротора 7,Поднод рабочей среды через две поворотные втулки 3 по сопловым каналам8 обеспечивает стабильность рабочегопроцесса и рациоыальную длину рабочейдуги между поворотными втулками 3,Регулирование моментных и мощностных характеристик производится ннутренними газодинамичес.кими средствами,что повьппает маневренность турбины,,например увеличит скорос.ть разгонаротора 7 от нулевой частоты вращениядо номинальной (рабочей) пцимерно в2,3-1,5 раза. При этом увеличение крутящего момента на пусковом режиме ипри малых частотах вращения достигается путем уменьшения угла с наклонасоплоного канала 8 при постоянномрасходе рабочей среды, максимальнаявеличина которого лимитирована критическим значением. Регулирование работы вихревой турбины в целом можетосуществляться без изменения параметров и расхода рабочей среды, чтоупрощает систему регулирования предвключенных по газовому тракту узловустановки, например генератора рабочей среды (не показаны),Формула изобретенияВихревая турбина, содержащая корпус с впускным патру бком, в котором размещено двухстороннее рабочее колесо с лопатками, подключенными к сопловым каналам и устройству выпуска отработавшей среды, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью регулирования характеристик, турбина снабжена по меньшей мере двумя поворотными втулками, ось вращения каждой иэ которых расположена по направлению одной из осей прямоугольной координатной системы, другая из осеЙ последней параллельна оси вращения рабочего колеса, соплоный канал выполнен в каждой поворотной втулке и сообщен с впускным патрубком и через дополнительно выполненные отверстия н корпусе - с рабочими лопатками, а ось соплового канала расположена в плоскости оси нращения втулки или перпендикулярной ей, при этом втулки снабжены приводом поворота.15028 ЫСоставитель В. ГуторовРедактор Л. Зайцева Техред Л,Олийнык Корректор И. Муска Заказ 5066/47 Тираж 456 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина