УЗЕЛ СТУПЕНИ ТУРБИНЫ ТУРБОХОЛОДИЛЬНОГО АГРЕГАТА

Полезная модель относится к узлам турбохолодильных агрегатов, используемых в системах кондиционирования воздуха в замкнутых объемах, в частности, в системах кондиционирования воздуха летательных аппаратов.
В ступени турбины турбохолодильного агрегата осуществляется изменение параметров рабочего воздуха. Рабочий воздух из ступени компрессора поступает в улитку турбины, затем в сопловой аппарат, установленный в улитке турбины, затем на рабочее колесо турбины и в выходной патрубок, и далее по тракту системы кондиционирования воздуха. В ступени турбины происходит расширение воздуха, снижение его давления и температуры, вырабатываемая при этом мощность потребляется ступенями компрессора и вентилятора.
Известно техническое решение в соответствии с опубликованной заявкой US 2014/0321963 (опубл. 30.10.2014 г., МПК F01D 9/02). В данном решении заявлена конструкция узла ступени турбины, в которой выходной патрубок выполнен единой деталью с сопловым аппаратом. В данной конструкции отсутствует возможность замены соплового аппарата отдельно от выходного патрубка при повреждениях указанных деталей, что снижает технологичность и ремонтопригодность конструкции. Кроме того, не предусмотрена возможность установки уплотняющей прокладки из антифрикционного материала между колесом турбины и контактными поверхностями, что снижает эффективность ступени турбины.
Известно техническое решение в соответствии с патентом №101786 (опубл. 27.01.2011 г., МПК F25B 11/02) на полезную модель «Турбохолодильник». В данном техническом решении узел ступени турбины турбохолодильного агрегата содержит сопловой аппарат, радиально-осевое колесо, а также выходной патрубок, выполненный как единое целое с улиткой турбины. Такая конструкция обусловливает сложности при сборке узла, а также впоследствии, при необходимости замены, например, лопаток соплового аппарата, приходится выполнять замену всего узла, включая улитку, которая является сложной в изготовлении и, соответственно, дорогостоящей деталью.
Задачей заявленной полезной модели является создание конструкции узла ступени турбины, обеспечивающей удобство сборки и высокую ремонтопригодность.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение технологичности конструкции и последующей надежности при эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что в узле ступени турбины турбохолодильного агрегата, содержащем улитку турбины с установленным в ней сопловым аппаратом, радиально-осевое колесо турбины, выходной патрубок, выходной патрубок выполнен в виде единой детали с обечайкой в форме поверхности вращения, при этом узел дополнительно содержит покрывной диск, скрепляемый с сопловым аппаратом неразъемным соединением, и соединяемый с указанной обечайкой крепежными элементами.
Наличие покрывного диска, неразъемно скрепляемого с сопловым аппаратом, позволяет обеспечить высокую жесткость всей конструкции. Выполнение выходного патрубка в виде единой детали с обечайкой и присоединение к обечайке покрывного диска с помощью крепежных элементов позволяет обеспечить удобство сборки и высокую ремонтопригодность, так как при необходимости замены, например, лопаток соплового аппарата или обечайки, позволяет исключить замену всего узла, включая улитку турбины, которая является сложной в изготовлении и, соответственно, дорогостоящей деталью, ограничившись заменой указанных отдельных деталей.
Конструкция заявленного узла ступени турбины поясняется чертежами.
Фиг. 1 - изображение узла ступени турбины в составе турбохолодильного агрегата.
Фиг. 2 - укрупненное изображение в разрезе фрагмента узла ступени турбины.
Узел ступени турбины турбохолодильного агрегата включает в себя улитку 2, выполненную в корпусе турбохолодильника 1, с установленным в ней сопловым аппаратом 3. Сопловой аппарат 3 соединен неразъемным соединением, например диффузионной сваркой, с покрывным диском 4. Выходной патрубок 5 выполнен в виде единой детали с обечайкой 7, которая выполнена в форме поверхности вращения и ее внутренняя поверхность 6, проходит в непосредственной близости над лопатками 8 радиально-осевого колеса 9. Для минимизации энергетических потерь воздушного потока необходимо обеспечить минимальный зазор между внутренней поверхностью 6 обечайки 7 и лопатками 8 радиально-осевого колеса 9. На торцевой поверхности обечайки 7 выполнена проточка 11 для установки в ней элемента уплотнения 12 из антифрикционного материала. Элемент уплотнения 12 из антифрикционного материала обеспечивает минимальный зазор с лопатками 8 радиально-осевого колеса 9, что обеспечивает более высокую эффективность колеса турбины. Покрывной диск 4 соединяется с обечайкой 7 винтами 14.
Сборка узла осуществляется следующим образом. Сопловой аппарат 3, неразъемно скрепляется диффузионной сваркой с покрывным диском 4, затем соединяется винтами 14 с обечайкой 7, на торцевой поверхности которой выполнены проточки, в которых устанавливаются уплотнительное кольцо 13 и элемент уплотнения 12 из антифрикционного материала. Полученная конструкция устанавливается в улитку 2 турбины с уплотнением кольцом 10, затем на валу устанавливается радиально-осевое колесо 9 турбины. При этом регулирующими прокладками 15 выставляется зазор между лопатками радиально-осевого колеса 8 турбины и элементом уплотнения 12 из антифрикционного материала. Затем сопловой аппарат 3 и улитка 2 соединяются с корпусной деталью турбохолодильника 16.