Регулируемая парциальная турбина

(51) 5 Р 01 О 1 6 ИЗОБРЕТЕН ПИСАН ВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВУ(57) Использование: в турбосимущественно в малоразмерн ческий инс- П.В.СемашСССР989.АЛЬНАЯ ТУР- троении, йреых регулируе- . Изобретение относится к турбостроению, в частности к регулируемым парциальным турби нам, преимущественно малоразмерным,Известна пневчомашина с турбинным приводом, содержащая дроссель, предназначенный для регулирования расхода газа через турбину. Дроссель располагается между штуцером подвода сжатого воздуха и сопловым аппаратом,Так как дроссель в данной конструкции установлен в корпусе машины, то это увеличивает ее массу и осевой габарит (длину) на 20;30.Известна также регулируемая парциальная турбина, содержащая неподвижный сопловой аппарат и рабочее колесо, установленное соосно в корпусе, имеющем каналы для подвода рабочего вещества к соплам и дроссели, каждый из которых подключен к группе сопл неподвижного соплового аппарата,достигается тем, чтоьная турбина, содерГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР мых парциальных турбинах для повышения их экономичности, Сущность изобретения; турбина снабжена устройствомосевого перемещения соплового аппарата, выполненным в виде золотника с секторной проточкой, В корпусе выполнены осевой паз и винтовая проточка, а в последней размещен рычаг для обеспечения осевого перемещения золотника. Секторная проточка сообщена с соплами. и впускным каналом турбины. На дисках рабочего колеса и соплового аппарата выполнены расположенные напротив друг друга кольцевые канавки. 2 з.п.ф-лы, 15 ил. Конструктивно данная турбина сложнаи обладает значительными габаритами.В качестве прототипа выбрана регу- .лируемая парциальная турбина, котораясодержит установленный в корпусе. поворотный сопловой аппарат с рычагом и соплами, последние из которых размещены всекторе диска соплового аппарата. рабочееколесо и впускной канал, сообщенный с сопловым аппаратом,Недостатком данной конструкции является малая экономичность из-за недостаточной чувствительности регулировочногоэлемента, которым является поворотный сопловой аппарат, в режиме, близком к режиму."полная нагрузка", т,е, в зоне работыручного пневмоинструмента,Цель изобретения - повышение экономичности,Поставленная цельрегулируемая парциалжащая установленный в корпусе поворотный сопловой аппарат с рычагом и соплами, последние из которых размещены в секторе диска соплового аппарата, рабочее колесо и впускной канал, сообщенный с сопловым 5 аппаратом, снабжена устройством осевого перемещения соплового аппарата, выполненным в виде золотника с секторной проточкой, сообщенной с соплами и впускным каналом, и размещенного перед сопловым 10 аппаратом в корпусе, а последний выполнен с осевым пазом на внутренней поверхности для обеспечения осевого перемещения золотника и винтовой проточкой, причем в последней размещен рычагСекторная 15 проточка выполнена с длиной дуги, равной длине дуги сектора сопел,"На дисках рабочего колеса и соплового аппарата могут быть дополнительно выполнены расположенные,напротив друг друга кольцевые ка навки.На фиг, 1 схематично изображена предлагаемая регулируемая парциальная турбина в полокении "Полная нагрузка", продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А 25 . на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б - Б на фиг. 1; на фиг, 4 - вид В на рычаг; перемещающий диск соплового аппарата; на фиг, 5 - турбина в положении "Частичная нагрузка", продольный разрез; на фиг. 6 - разрез Г - Г на 30 фиг.5; на фиг. 7 - разрез Д - Д на фиг.5; на фиг, 8 - вид Е на рычаг; на фиг. 9 - турбина в положении "Стоп", продольный разрез; на фиг. 10 - вид Ж - Ж на фиг. 9; на фиг. 11 - вид З-З на фиг. 9; на фиг. 12 - вид И на рычаг; 35 на фиг, 13 - турбина с проточками в диске соплового аппарата и рабочем колесе в положении "Полная нагрузка", продольный разрез; на фиг. 14 - то же, в положении "Частичная нагрузка", продольный разрез; 40 на фиг. 15 - график зависимости расхода (мощности) турбины от углового положения диска соплового аппарата для известной (прототипа) и предлагаемой турбин.Регулируемая парциальная турбина со держит корпус 1 с впускным каналом 2, диск 3 соплового аппарата и рычаг 4. На диск 3 насажен бандаж 5 с золотником 6, диск 3 скреплен винтом 7 и гайкой 8, э между наружной образующей золотника 6 и осевым 50 пазом на внутренней поверхности корпуса 1 установлена шпанка 9, Соосно с диском 3 соплового аппарата на валу 10 установлено рабочее колесо 11, которое может иметь бандак 12. В корпусе 1 выполнена винтовая 55 проточка 13, в которой размещен рычаг 4, Угловая длина сектора сопл 14, расположенного на диске 3, равна угловой длине секторной проточки 15, выполненной в золотнике 6(угол р на фиг, 2 и 3) и сообщенной с соплами 14 и впускным каналом 2, Секторная проточка 15 выполнена с длиной дуги,равной длине дуги сектора сопл 14, причемна режиме "Полная нагрузка" указанные дуги совпадают. Золотник 6 с секторной проточкой 15 и шпонкой образуют устройствоосевого перемещения соплового аппарата.Кроме того, на дисках рабочего колеса 11 исоплового аппарата 3 выполнены расположенные напротив друг друга кольцевые канавки 16 и 17.Регулируемая парциальная турбина работает следующим образом,Воздух через впускной канал 2 попадает в полость между золотником 6 и корпусом1, затем через секторную проточку 15 - ксоплам 14 и срабатывается на рабочем колесе 11.При работе турбины в режиме "Полнаянагрузка" секторная проточка 15 золотника6 находится в положении, при котором всесопла открыты (фиг.3). Диск 3 сопловогоаппарата расположен нэ расчетном расстоянии д 1 от рабочего колеса 11, При вра- .щении рабочего колеса 11 воздух,находящийся между лопаток на неактивной дуге (360 О - р). совершает вентиляционные течения (на фиг. 5 показанострел камю).Уменьшение расхода (мощности) турбины осуществляется перемещением рычага 4по секторной проточке 13. При этом происходит поворот диска 3 и одновременно егопродольное перемещение в сторону от рабочего колеса 11. При перемещении диска 3приводится в движение скрепленный с нимзолотник 6, при этом шпойка 9, двигаясь поосевому пазу на внутренней поверхностикорпуса 1, удерживает его от проворота. Врезультате этого изменяется взаимное расположение сектора, занятого соплами 14, исекторной проточки 15 в золотнике 6, ичасть сопел перекрывается (фиг.7). Придальнейшем перемещении рычага 4 да положения "Стоп" сектор, занятый соплами,полностью перекрывается золотником 6(фиг,10 и 11). Происходит остановка турбины,Регулирование турбины (как и в прототипе) осуществляется за счет плавного перекрытия сопел при перемещении дискасоплового аппарата, Отличие предлагаемой конструкции заключается в том, что приизменении режима работы происходит нетолько сопловое регулирование, но и изменение взаимного положения диска 3 соплового аппарата и рабочего колеса 11. Так, приизмерении режима от "Полной нагрузки" ккрайних сопел, что уменьшает расход газа.Одновременно с этим увеличивается зазор д 1 что резко повышает потери течения ак 1тивного гаЗа через рабочее колесо и утечки газа в радиальный зазоо. Одновременно возрастают потери от дискового трения и вентиляции на неактивной дуге.Для изменения режима работы турбиныв зоне, близкой к "Полной нагрузке", требуется значительно меньшее перемещение рычага 4 Л Х и Л Х 1 на фигЛ 5). Это делает турбомашинуудобной в работе, улучшаетее эксплуатационные качества, что в итоге увеличивает ее экономичность.Кольцевые канавки 16 и 17 дополнительно повышают чувствительность турбины при ее регулировке, так как при режиме "Полная нагрузка" кольцевые канавки лишь незначительно увеличивают потери на дисковое трение на фиг, 13 показано стрелками), а при перемещении соплового аппарата на режим "Частичная нагрузка" благодаря расположенным напротив друг друга канавкам 16 и 17 увеличение массы воздуха в зазоре между диском 3 соплового аппарата и рабочим колесом 11 вызывает дополнительные потери на дисковое трение и вентиляцию (на фиг. 14 показано стрелками). Благодаря кольцевым канавкам 16 и 17 для изменения режима, работы турбины в зоне, близкой к "Полной нагрузке", . требуется еще меньшее перемещение рычага 4 ( Ь Х 2 на фиг. 15); чем в турбине без проточек, что дополнительно повышает эксплуатационные качества и экономичность турбомашины. график фигЛ 5) иллюстрирует Рабочий процесс регулирования; кривая 18 - для прототипа; кривая 19 - для турбины по п.1; кривая 20 - для турбины с проточками по 5 п.2. Для возможности обеспечения режима"Стоп" длины дуг выходного окна золотника о. и сопел не должны быть больше 180 .10 Формула изобретения1. Регулируемая парциальная турбина,содержащая установленный в корпусе поворотный сопловой аппарат с рйчэгом и соплами, последние из которых размещены в15 секторе диска соплового аппарата, рабочееколесо и впускной канал, сообщенный с сопловым аппаратом, отл ич а ю ща я ся тем,что, с целью повышения экономичности, онаснабжена устройством осевого перемеще 20 ния соплового аппарата, выполненным в виде золотника с секторной проточкой,сообщенной с соплами и впускным каналом,и размещенного перед сопловым аппаратом в корпусе, а последний выполнен с осе 25 вым пазом на внутренней поверхности дляобеспечения осевого перемещения золотника и винтовой проточкой, причем в последней размещен рычаг,2.Турбина попЛ,.отличающаяся30 тем, что секторная проточка выполнена сдлиной дуги, равной длине дуги секторасопл,3. Турбина по п.2, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что на дисках рабочего колеса и сопло 35 вого аппарата выполнены расположенныенапротив друг друга кольцевые канавки.1745981 Составитель Ю. Кузнецоведактор Т. ЗубковаТехред М.Моргентал Коррект рощи роизводственно-издательский комбинат "Патент, г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 каэ 2376 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж-М, Раушская наб 4/б