РАДИАЛЬНАЯ ТУРБИНА
RADIAL TURBINE

Заявленное изобретение относится к турбостроению, в частности к радиальным турбинам. Турбина может быть использована в механических транспортных средствах и в установках для выработки электроэнергии.
Ближайшим аналогом можно считать патент RU 2653709 С1 "СПОСОБ РАБОТЫ РАДИАЛЬНОЙ ТУРБИНЫ И РАДИАЛЬНАЯ ТУРБИНА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА" включающий турбину и способ ее работы. Турбина по известному решению включает рабочее колесо с лопатками и, как минимум, один неподвижный сопловой аппарат, как минимум, с одним соплом, при этом сопловой аппарат имеет вогнутую в виде полукольца минимум одну лопатку с соплом или минимум одну группу лопаток с соплом, а также лопатки рабочего колеса вогнутые и имеют форму в виде полукольца (http://www1.fips.ru RU 2653709 С1).
Недостатком данного решения являются потеря КПД при подачи рабочего тела на лопатки рабочего колеса в момент попадания рабочего тела на верхнюю грань лопатки, поток разрезается и часть рабочего тела уходит лопатку которую уже прошел, т.е. часть потока с усилием возвращается на пройденную лопатку, что приводит к незначительному но, все же, снижению силы вращения, при этом создает хаотическое, случайное движение части рабочего тела. Еще одним недостатком является сложность конструкции, в части наличия лопаток на сопловом аппарате. Такая конструкция соплового аппарата с лопатками сложна в изготовлении.
Раскрытие изобретения.
Задачами заявленного решения являются разработка конструкции радиальной парциальной турбины, которая бы позволяла избежать «разреза» потока рабочего тела в момент прохождения верхней грани лопаток рабочего колеса под соплом, и снизить поток возврата его части в предыдущую лопатку. Упростить конструкцию солового аппарата.
Поставленные задачи достигаются за счет конструкции заявленной радиальной турбины, а именно конструкции лопаток рабочего колеса и конструкции соплового аппарата.
Заявленная радиальная турбина имеет, как минимум, рабочее колесо с лопатками и неподвижный сопловый аппарат с соплами и полостью для выхода отработавшего рабочего тела. Лопатки (1.1) рабочего колеса (1), как и в известном решении, выполнены вогнутыми в виде полукольца фиг. 1, за счет чего вошедшая струя рабочего тела (3) разворачивается в лопатке (1.1) рабочего колеса фиг. 5.
В отличие от аналога лопатки (1.1) на рабочем колесе (1) имеют скос (1.1.1) в месте подачи потока рабочего тела из сопла (2.1) фиг. 1. За счет этого в отличие от аналога идущий из сопла (2.1) поток рабочего тела (3) фиг. 3, 5 проходит верхнюю грань лопатки, без изменения угла движения потока и потери силы вращения, без «разреза» потока рабочего тела в момент прохождения верхней грани лопаток рабочего колеса под соплом, без создания хаотичного, случайного движения части рабочего тела вернувшегося на уже пройденную лопатку и как следствие к стабильности работы и повышению КПД.
Следует заметить, что внутренняя поверхность соплового аппарата (2), направленная на поверхность рабочего колеса с лопатками, повторяет скос лопаток (1.1) рабочего колеса (1), при этом сопловый аппарат (2) не имеет лопаток фиг. 3, 4. Скос может быть выполнен снятием фаски.
В частном случае исполнения для достижения максимального технического результата угол α наклона лопаток относительно вертикали составляет 20° фиг. 3, угол β скоса верхней грани лопатки и угол скоса внутренней поверхности соплового аппарата относительно горизонтали составляет 8° фиг. 4, при этом угол γ заворота выходного края лопатки рабочего колеса составляет 20-30° относительно боковой поверхности рабочего колеса фиг. 5. Соответственно разворот входящего потока рабочего тела в лопатке (1.1) составит 150-160°.
Конструкция и принцип работы заявленной турбины позволяет использовать в качестве рабочего тела пар, газ, жидкости и другие среды находящиеся под давлением.
В результате заявленная радиальная турбина имеет простую конструкцию в которой лопатки рабочего колеса выполнены вогнутыми в виде полукольца и скошены в месте подачи потока рабочего тела, за счет чего входящий поток рабочего тела проходит верхнюю грань лопатки, распределяясь по лопаткам, а именно струя входящего потока рабочего тела отдает свою кинетическую энергию для вращения лопаток более эффективно, без «разреза» потока рабочего тела в момент прохождения верхней грани лопаток рабочего колеса под соплом, без создания хаотичного, случайного движения части рабочего тела вернувшегося на уже пройденную лопатку и как следствие к стабильности работы, за счет чего увеличивается КПД.
Следует заметить, что в описании заявленного решения и на фигурах приведен принцип работы на примере отдельно взятой входящей струи рабочего тела, для понимания сущности работы.
В реальной работе заявленной турбины происходит наложение множества входящих струй друг на друга, образующихся в процессе работы, а также остаточных частей струй.
Следует заметить, что все изображения, приведенные на фигурах в приложении, имеют схематичный и поясняющий характер, в реальном исполнении заявленная радиальная турбина и ее элементы, как в размерном, так и внешнем исполнении, а так же их наличие и отсутствие, могут отличаться от приведенных на фигурах.
Краткое описание чертежей:
фиг. 1 - схематичное изображение части радиальной турбины вид сверху;
фиг. 2 - схематичное изображение части рабочего колеса вид спереди;
фиг. 3 - схематичное изображение части радиальной турбины вид спереди;
фиг. 4 - схематичное изображение разреза по линии А-А;
фиг. 5 - схематичное изображение части радиальной турбины вид сверху с иллюстрацией движения потока рабочего тела;
Краткое описание конструктивных элементов:
1 - рабочее колесо;
1.1 - лопатка рабочего колеса;
1.1.1 - скос лопатки;
2 - сопловый аппарат;
2.1 - сопло;
3 - поток рабочего тела;
3.1 - поток отработанного рабочего тела;
Принцип работы.
Заявленная радиальная турбина фиг. 1-5 имеет рабочее колесо (1) с вогнутыми лопатками (1.1) в виде полукольца и скосом в месте подачи потока рабочего тела, расположенными на боковой поверхности фиг. 1-5 и имеет неподвижный сопловый аппарат (2) с соплом (2.1), направленным в лопатки (1.1) рабочего колеса.
Входящая струя рабочего тела (3) фиг. 5, проходя через сопло (2.1), входит на лопатки (1.1) рабочего колеса (1), разворачивается в них отдавая кинетическую энергию придавая вращение рабочему колесу (1) и выходит, через полость для выхода отработавшего рабочего тела (3.1) соплового аппарата (2). При этом при вращении рабочего колеса (1) поток входящей струи (3) проходя через скос (1.1.1) в месте подачи потока рабочего тела из сопла (2.1), проходит верхнюю грань лопатки (1.1) плавно распределяется по межлопаточным пространствам соседних лопаток.