БЕЗЛОПАТОЧНАЯ СПИРАЛЬ-КАНАЛЬНАЯ ТУРБОМАШИНА (СКТ)

1. Безлопаточная спираль-канальная (БСК) турбомашина, например БСК - центростремительная турбина или БСК - центробежный компрессор, содержащая
статор, по меньшей мере, с одним входным и одним выходным патрубками преимущественно в виде улиток,
ротор с дисковыми рабочими колесами и валом с опорно-упорной системой подшипников,
проточную часть, через которую непрерывным потоком протекает рабочее тело, при этом проточная часть устроена в статоре и роторе в виде решеток непрерывных сквозных каналов, имеющих преимущественно круглое поперечное живое сечение и преимущественно плавно изменяющаяся по длине канала площадь поперечного живого сечения и кривизну средней линии, выраженной в пространстве в виде преимущественно пространственной спирали, причем совокупности входных и выходных сечений непрерывных сквозных каналов образуют соответственно передний и задний фронты статорных и роторных решеток,
отличающаяся тем, что плавное изменение площади поперечного живого сечения и кривизны спиральной средней линии осуществляется так, что в непрерывных сквозных каналах статорных и роторных решеток реализуется определенный тип течения - конфузорный, например, у БСК - центростремительной турбины, и диффузорный, например, у БСК - центробежного компрессора, причем каждый фронт решетки представляет собой замкнутую круговую симметричную относительно продольной оси ротора систему сечений, равномерно расположенных в одной поверхности вращения.
2. БСК турбомашина по п.1, отличающаяся тем, что решетка непрерывных сквозных каналов состоит, по меньшей мере, из одной группы каналов одинаковой геометрии.
3. БСК турбомашина по п.1, отличающаяся тем, что средняя линия непрерывного сквозного канала состоит, по меньшей мере, из одного участка с не изменяющимся типом пространственной спирали.
1К
4. БСК турбомашина по п.1, например БСК - центробежный компрессор, отличающаяся тем, что на доминирующем при эксплуатации режиме работы входной угол β канала, образованный касательной к средней линии в центре входного сечения роторного непрерывного сквозного канала и передним фронтом решетки этих каналов, имеет такое значение, при котором (относительный) угол входа потока из входного патрубка статора в роторный непрерывный сквозной канал
1
1К
β=β.
2К
2
5. БСК турбомашина по п.1, например, БСК - центробежный компрессор, отличающаяся тем, что на доминирующем при эксплуатации режиме работы выходной угол β канала, образованный касательной к средней линии в центре выходного сечения роторного непрерывного сквозного канала и задним фронтом решетки этих каналов, равен (относительному) углу β выхода потока из решетки этих каналов
2К
2
β=β,
2К
2
а входной угол α канала, образованный касательной к средней линии в центре входного сечения статорного непрерывного сквозного канала и передним фронтом решетки этих каналов, равен (абсолютному) углу α входа потока в решетку этих каналов
2К
2
α=α.
3К
i
3У
i
6. БСК турбомашина по п.1, например БСК - центробежный компрессор, отличающаяся тем, что на доминирующем при эксплуатации режиме работы выходные углы (α) каналов, образованные касательными к средним линиям в центрах выходных сечений статорных непрерывных сквозных каналов и задним фронтом решетки этих каналов, имеют такие значения, при которых (абсолютные) углы выхода потока из статорных непрерывных сквозных каналов в улитку - выходной патрубок статора совпадают с соответствующими углами (α)векторов скоростей течения потока в выходном патрубке
3К
i
3У
i
(α)=(α),
3У
i
где i - количество секторов - участков выходного патрубка статора, в каждом из которых угол (α) принимается постоянным.
0К
j
0У
j
7. БСК турбомашина по п.1, например БСК - центростремительная турбина, отличающаяся тем, что на доминирующем при эксплуатации режиме работы входные углы (α) каналов, образованные касательными к средним линиям в центрах входных сечений статорных непрерывных сквозных каналов и передним фронтом решетки этих каналов, имеют такие значения, при которых (абсолютные) углы входа потока из улитки - входного патрубка статора в статорные непрерывные сквозные каналы совпадают с соответствующими углами (α) векторов скоростей течения потока во входном патрубке статора
0К
j
0У
j
(α)=(α),
0У
j
где j - количество секторов - участков входного патрубка статора, в каждом из которых (α) принимается постоянным.
1К
1
8. БСК турбомашина по п.1, например БСК - центростремительная турбина, отличающаяся тем, что на доминирующем при эксплуатации режиме работы выходной угол α канала, образованный касательной к средней линии в центре выходного сечения статорного непрерывного сквозного канала и задним фронтом решетки этих каналов, равен (абсолютному) углу α выхода потока из решетки этих каналов
1К
1
α=α,
1К
1
а входной угол β канала, образованный касательной к средней линии в центре входного сечения роторного непрерывного сквозного канала и передним фронтом решетки этих каналов, равен (относительному) углу β входа потока в решетку этих каналов
1К
1
β=β.
2К
9. БСК турбомашина по п.1, например БСК - центростремительная турбина, отличающаяся тем, что на доминирующем при эксплуатации режиме работы выходной угол β канала, образованный касательной к средней линии в центре выпускного сечения роторного непрерывного сквозного канала и задним фронтом решетки этих каналов, имеет такое значение, при котором (абсолютный) угол выхода потока из роторного непрерывного сквозного канала в выходной патрубок статора
2
α=90°.
10. БСК турбомашина по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно из рабочих колес ротора состоит, по меньшей мере, из двух дисков, центрирующихся на конических присоединительных поверхностях вращения, представляющих собой промежуточные фронты роторных решеток непрерывных сквозных каналов, причем для диска, имеющего больший максимальный диаметр по сравнению с предыдущим диском, конусность присоединительных поверхностей увеличивается относительно конусности предыдущего диска меньшего максимального диаметра, а каждая точка контура сечения роторных непрерывных сквозных каналов на выходе предыдущего диска совпадает с точкой контура сечения роторных непрерывных сквозных каналов на входе в последующий диск.
11. БСК турбомашина по п.2, отличающаяся тем, что решетка роторных непрерывных сквозных каналов, состоящая, по меньшей мере, из двух отличных друг от друга по геометрии групп каналов одинаковой геометрии, при чередующемся их расположении на периферийной части рабочего колеса формируют, по меньшей мере, дуплеты каналов, делая равномерное по окружности изъятие избыточного материала диска между дуплетами, в виде местных выемок, канавок, полостей и др.
12. БСК турбомашина по п.3, отличающаяся тем, что средняя линия непрерывного сквозного канала состоит, по меньшей мере, из двух участков, на каждом из которых свой неизменный тип пространственной спирали, соединяемых криволинейным каналом с центральной осью кривизны 1/R, которая может практически иметь значение в пределах
0≥1/R≥Const,
где R - радиус кривизны.
13. БСК турбомашина по п.11, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть торцевой поверхности диска со стороны высокого давления выполняется строго перпендикулярной оси ротора и является упорной поверхностью газового подшипника вала ротора, причем ближайшая к торцевой поверхности канавка выполняется кольцевой и является местом для устранения дисбаланса ротора при балансировке.