Рабочее колесо центростремительной турбины

 

1. РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНОЙ 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. S ел Х) ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g(gg F 25 В 11/00; F Ol D 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1;;!

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3489192/23-06 (22) 08.09.82 (46) 07.12.83. Бюл. № 45 (72) А. Б. Давыдов, А. Ш. Кобулашвили, В. Д. Шербаков, Г. Г. Шмыкова, Л. М. Шмикт, A. М. Чавриков, В. Д. Виноградский, Ю. И. Ткаченко и А. А. Шнитцер (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт".Гелиевая техника (53) 621. 57 (088. 8) (56) 1. Зайдель P. P. Турбодетандеры кислородных установок. М., Машгиз, 1960, с. 67 — 70.

2. Патент США № 4093401, кл. 41 — 185, опублик. 1978.

„„SU„„1059217 А (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.

1059217

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. Сушествует оптимальное число лопаток, определяемое по формуле — ) — —, ы ге..

Ус@ при котором исключаются вихреобразования в межлопаточных каналах колеса, ко- 1О торые проводят к повышенным гидравлическим потерям (11.

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 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- 4О лопаточных каналах.

Указанная цель достигается тем, что в рабочем колесе центростремительной турбины, преимущественно микротурбодетандера, содержащем несущий диск с рабочими 4> 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. 50

Кроме 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, рабочих лопаток 2 и микроканалов 3, выполненных между лопатками 2 с шагом L и высотой в. Микроканалы 3 имеют глубину и шаг E 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 — (отно2.

L шение 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.

1059217

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 открытий! 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Рабочее колесо центростремительной турбины Рабочее колесо центростремительной турбины Рабочее колесо центростремительной турбины 

 

Похожие патенты:
Наверх