ТУРБИНА

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к вспомогательным турбоприводам и может быть применена для уменьшения частоты вращения ротора турбины в области режима угонных оборотов, т.е. при резком или внезапном сбросе нагрузки.
Уровень техники заключается в следуюш;ем. Известны испытания венца плоских пластин, установленных с наклоном от радиального положения (см. Моисеев А.А., Топунов A.M., Шницер Г.Я. Длинные лопатки судовых турбин. Л.: Судостроение, 1969 г.). При натекании потока среды в венец пластин по направлению установки пластин ( без углов атаки ), на выходе из венца поток движется по цилиндрическим поверхностям. При натекании потока среды в венец пластин с углами атаки ( угол натекания потока не соответствует углу установки пластин), то на выходе из венца поток движется по направлению нормали к поверхности наклонных пластин (течение потока среды становится цилиндрическим).
Известна центростремительная газовая турбина ( см. А.С. СССР №878973, F 01 D 21/02, 1981 - прототип ), содержащая .корпус с выпускным патрубком, ротор и ограничитель частоты вращения, выполненный в виде полого усечённого конуса, обращенного меньшим основанием к ротору и установленного за рабочим венцом в выпускном патрубке. Такая конструкция центростремительной турбины обеспечивает торможение ротора при увеличении частоты его вращения сверх расчетной за счёт приобретения закрзпгки потока среды на выходе из рабочего венца и её поджатия к наружной стенке выпускного патрубка, где расположен конус ограничителя частоть вращения. Однако, создаваемая закрутка потока среды при увеличении частоты вращения ротора сверх расчетной не обеспечивает значительного поджатия потока к наружной стенке выпускного патрубка, что ограничивает эффективность торможения ротора.
Признаки нрототипа совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели: ротор, сопловой и рабочий венцы лопаток, венец плоских пластин, корпус, ограничитель оборотов в виде усечённого конуса.
Причиной, препятствующей получению в прототипе требуемого технического результата, т.е. повыщения эффективности торможения ротора турбины при сбросе нагрузки, является относительно малая степень поджатия цотока к ограничивающей поверхности выпускного патрубка, что приводит к частичному гащению кинетической энергии потока, которая в дальнейшем превращается в тепловую энергию торможения в полости усечённого конуса - ограничителя частоты вращения.
F OlD 21/02 ТУРБИНА
с у щ ность полезной модели заключается в следующем. Полезная модель направлена на решение задачи
существенного снижения оборотов ротора на режиме превышающем расчетный, т.е. получение правосторонней крутопадающей КПД характеристики при внезапном сбросе нагрузки за счёт использования аэродинамического автомата защиты турбины от угонных оборотов. Технический результат, который может быть получен при реализащш полезной модели, заключается в повышении надёжности турбоприводов вспомогательных машин за счёт увеличения эффективности торможения ротора турбины при сбросе нагрузки со стороны навешанных на вал потребителей механической энергии; в получении крутопадающей правосторонней КПД характеристики, вызванной резким снижением частоты вращения ротора, превышающей расчетную угловую скорость вала турбопривода.
Полезная модель характеризуется следующими
существе нными нризна ками. Ограничительные иризнаки: корпус, сопловой и рабочий лопаточные , кольцевой венец плоских пластин, ограничитель частоты вращения ротора в форме усечённого конуса. Отличительные признаки:
-венец плоских пластин расположен за рабочим венцом лопаток;
-пластины установлены по направлению выхода потока среды из рабочего венца на расчётном режиме и имеют наклон от радиального положения в сторону вращения ротора;
-ограничитель частоты вращения ротора расположен за венцом пластин.
Причинно - следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в том, что при частоте ротора, превышающей расчётную, использование венца с наклонными радиально пластинами за рабочим венцом турбины, обуславливает с увеличением окружной скорости резкого изменеия направления вектора абсолютной скорости потока от 0° до 90°. В этом случае, большая часть кинетической энергии превращается в тепловую энергию торможения потока в полости усечённого конуса ограничителя частоты, который расположен у периферии кольцевого выхлопного патрубка за венцом наклонных радиально пластин по проточной части турбины. Заявляемая полезная модель пояснена
рисунком.
На фиг. 1 изображена проточная часть предлагаемой турбины; на фиг. 2 - разрез А-А согласно фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б согласно фиг. 1.
Турбина содержит корпус 1, ротор 2, сопловой венец лопаток 3, рабочий венец лопаток 4, венец плоских пластин 5, закреплённых в корпусе 1, ограничитель частоты вращения ротора 6. Венец плоских пластин 5 расположен за рабочим венцом лопаток 3 и пластины установлены по направлению выхода потока среды на расчётном режиме ( фиг. 2). Пластины 5 установлены не радиально, а имеют наклон в сторону вращения ротора ( фиг. 3). Ограничитель частоты вращения ротора 6 выполнен в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к ротору 2. Ограничитель частоты вращения ротора 6 установлен в корпусе 1 за венцом пластин 5.
Турбина работает следуюпщм образом.
На расчетном режиме рабочая среда проходит через сопловой 3 и рабочий 4 венцы лопаток. В рабочем венце лопаток 4 создается полезная механическая энергия ротора 2. Из рабочего венца лопаток 4 среда входит в венец плоских пластин 5 без углов атаки в абсолютном движении. За счёт этого среда выходит из венца пластин 5 двигаясь по цилиндрическим поверхностям течения и выходит из турбины не попадая в ограничитель частоты вращения ротора 6.
Нри увеличении частоты вращения ротора сверх расчетной в связи с внезапным сбросом нагрузки, рабочая среда выходящая из рабочего венца лопаток 4 входит в венец пластин 5 с отрицательными углами атаки. Так как пластины в венце 5 установлены с наклоном в сторону вращения ротора, то поток рабочей среды на выходе из венца пластин 5 будет прижиматься к корпусу 1 и попадать в конус ограничителя частоты вращения ротора 6. Это приводит к росту сопротивления на выходе из турбины и, как результат, к торможению ротора, то есть к уменьщению частоты его вращения.
3