РЕГУЛИРУЕМАЯ ТУРБИНА

Полезная модель относится к области малоразмерных турбинных приводов с регулируемыми турбинами, применяемых, в частности, в ручных пневматических шлифовальных машинах.
Известна регулируемая парциальная турбина (см. Авт. св. №1507990, F01D 1/06, опубл. 15.09.1989), содержащая кольцо с размещенным на нем венцом сопел. Окружной размер венца сопел соответствует окружному размеру выходного сечения впускного канала и не может превышать 180°. Кольцо совмещает функции соплового аппарата и золотника и установлено с возможностью окружного перемещения относительно впускного канала.
В своем штатном положении венец сопел располагается напротив выходного сечения впускного канала и полностью открыт для прохода воздуха. Оператор, работающий с турбинным приводом, имеет возможность воздействовать на пространственное положение соплового аппарата с помощью рычага, жестко закрепленного на радиальной поверхности кольца. При перемещении рычага сопловой аппарат смещается в окружном направлении относительно впускного канала. В результате происходит перекрытие части сопел цилиндрической стенкой впускного канала и снижение мощности турбины.
Известна регулируемая турбина (см. Авт. св. №1745981, F01D 1/06, опубл. 07.07.1992), которая выбрана за прототип. Регулируемая турбина содержит корпус с впускным каналом, сопловой аппарат с венцом сопел, рабочее колесо, золотник с секторной проточкой, сообщенной с вышеупомянутыми венцом сопел и впускным каналом, причем золотник установлен с возможностью перемещения относительно последних.
В регулируемой турбине венец сопел парциально расположен на диске, причем окружной размер венца сопел не может превышать 180°. В боковой стенке золотника выполнена секторная проточка, окружной размер которой соответствует окружному размеру венца сопел. Золотник и сопловой аппарат подвижны, причем в конструкции предусмотрена возможность их взаимного окружного смещения. На радиальной поверхности диска жестко закреплен рычаг, размещенный в пределах винтовой прорези, выполненной в корпусе впускного канала.
В своем штатном положении венец сопел располагается напротив секторной проточки золотника и полностью открыт для прохода воздуха. Оператор, работающий с турбинным приводом, имеет возможность воздействовать на пространственное положение венца сопел и секторной проточки с помощью рычага. При перемещении рычага вдоль винтовой прорези сопловой аппарат смещается в осевом и окружном направлениях, а золотник - в осевом направлении. В результате происходит перекрытие золотником части сопел и снижение мощности турбины.
Недостатком описанной конструкции является невозможность ее использования в регулируемых турбинах с большой степенью парциальности и в регулируемых полноподводных турбинах.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, - расширение диапазона применения регулируемых турбин.
Технический результат от использования полезной модели заключается в возможности регулирования мощности в турбинах с большой степенью парциальности и в полноподводных турбинах.
Указанный результат достигается тем, что в регулируемой турбине, содержащей корпус с впускным каналом, сопловой аппарат с венцом сопел, рабочее колесо, золотник с секторной проточкой, сообщенной с вышеупомянутыми венцом сопел и впускным каналом, причем золотник установлен с возможностью перемещения относительно последних, сопловой аппарат установлен неподвижно в корпусе, золотник имеет форму кольца, секторная проточка выполнена в цилиндрической стенке золотника и сообщена с венцом сопел через размещенную в корпусе замкнутую канавку, содержащую цилиндрическую стенку со сквозным окном, причем золотник установлен с прилеганием к вышеупомянутой цилиндрической стенке, а сквозное окно размещено напротив секторной проточки золотника.
На фиг.1 приведен продольный разрез регулируемой турбины; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (развертка), изображающее штатное положение элементов регулируемой турбины; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, изображающее штатное положение элементов регулируемой турбины; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.1 (развертка), изображающее положение элементов регулируемой турбины при частичном перекрытии сквозного окна; на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.1, изображающее положение элементов регулируемой турбины при частичном перекрытии сквозного окна.
Регулируемая турбина включает в себя корпус 1 с прикрепленным к нему впускным каналом 2, установленный в корпусе 1 сопловой аппарат 3, размещенный на сопловом аппарате 3 венец сопел 4, рабочее колесо 5 и золотник 6 с секторной проточкой 7. Секторная проточка 7 сообщена с впускным каналом 2 и венцом сопел 4, причем между золотником 6 и венцом сопел 4 размещена замкнутая канавка 8, содержащая цилиндрическую стенку 9 со сквозным окном 10. Золотник 6 установлен с прилеганием к цилиндрической стенке 9 с возможностью окружного перемещения. Окружной размер секторной проточки 7 соответствует окружному размеру сквозного окна 10. В стенке впускного канала 2 может быть выполнена прорезь 11, в пределах которой может быть размещен рычаг 12, жестко закрепленный на радиальной поверхности золотника 6.
Регулируемая турбина работает следующим образом. Поток воздуха проходит через впускной канал 2, разворачивается, проходит через секторную проточку 7 и сквозное окно 10 и попадает в замкнутую канавку 8 (изображено стрелками). Двигаясь вдоль наружной стенки корпуса 1, поток попадает в венец сопел 4, размещенный на сопловом аппарате 3, где приобретет заданные скорость и угол закрутки. Далее поток передает энергию рабочему колесу 5 и выходит в атмосферу. В штатном положении элементов регулируемой турбины секторная проточка 7 расположена напротив сквозного окна 10, что позволяет потоку воздуха свободно проходить к венцу сопел 4.
Взаимное перекрытие сквозного окна 10 и секторной проточки 7 может быть осуществлено путем смещения золотника 6, прилегающего к цилиндрической стенке 9, в окружном направлении. Для этого оператор, работающий с турбинным приводом, должен переместить рычаг 12 вдоль прорези 11. При смещении секторной проточки 7 сквозное окно 10 частично перекрывается золотником 6. Это приводит к увеличению гидравлического сопротивления движению потока и падению мощности турбинного привода. При дальнейшем перемещении рычага 12 вдоль прорези 11 происходит полное перекрытие сквозного окна 10 золотником 6, приводящее к остановке турбинного привода.
Замкнутая канавка 8, размещенная между золотником 6 и сопловым аппаратом 3, осуществляет газодинамическую связь секторной проточки 7 с венцом сопел 4. При этом указанные элементы регулируемой турбины не имеют поверхности сопряжения. Соответственно, окружной размер венца сопел 4 геометрически не связан с окружным размером секторной проточки 7. Поэтому, в отличии от прототипа, в заявляемой конструкции отсутствуют любые ограничения по окружной протяженности венца сопел 4.
Описанная регулируемая турбина может применяться как в осевых, так и в радиальных малоразмерных турбинных приводах. Она позволяет осуществлять регулирование мощности в турбинах с большой степенью парциальности и в полноподводных турбинах. Это позволяет сделать вывод о существенном расширении диапазона применения описанной конструкции по сравнению с прототипом.
Регулируемая турбина компактна и технологична, она легко может быть изготовлена на универсальном оборудовании без серьезных затрат на подготовку производства.