РЕАКТИВНАЯ ТУРБИНА

Полезная модель относится к энергетическому и транспортному машиностроению.
Известна реактивная турбина марки ТКР1207 для турбонаддува дизельного двигателя, выпускаемая Производственным объединением «Минский моторный завод», состоящая из корпуса, вала на подшипниках и жестко связанного с валом турбинного и насосного колеса. Недостатками этой турбины являются потери энергии при закручивании газовой струи по спирали от периферии к центру и закручивании потока по кругу в центре корпуса турбины, потери энергии от утечек потока из межлопаточных каналов для прохода газа в зазор между рабочим колесом и ограничивающей стенкой корпуса турбины.
Известна также реактивная турбина (патент РФ №2034160, опубл. 30.04.1995, МПК F01D 1/32), содержащая рабочее колесо с каналами, имеющими входной и выходной участки и сопловой аппарат. Каналы выполнены в виде цилиндрических отверстий с осями, параллельными оси рабочего колеса и с входными участками, расположенными тангенциально поверхности канала и рабочему колесу, причем выходные участки каналов также тангенциальны рабочему колесу. Эта турбина имеет следующие недостатки: потери энергии происходят при движении рабочего тела по цилиндрическим каналам, не совершая при этом полезной работы и потери энергии при многократном перенаправлении потоков рабочего тела.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, - создание энергетически эффективной реактивной роторной турбины.
Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении энергетической эффективности реактивной роторной турбины за счет повышения степени энергоперепада рабочего тела.
Указанный технический результат достигается тем, что реактивная турбина состоит из корпуса, направляющих сопел и ротора. Ротор состоит из вала на подшипниках, на котором жестко установлены не менее двух дисков, центральной втулки, закрепленной между ними и рабочих лопаток. Лопатки установлены между дисками и обеспечивают при этом наличие пространства между дисками, центральной втулкой и внутренними кромками рабочих лопаток. Направляющие сопла, установлены на окружной стороне корпуса и направлены в пространство между дисками, центральной втулкой и внутренними кромками рабочих лопаток.
На фигуре чертежа представлена кинематическая схема реактивной роторной турбины.
Реактивная турбина содержит корпус 1, ротор 2, состоящий из вала 3, на котором жестко закреплены два диска 4, центральной втулки 5, зажатой между дисками 4, и прикрепленных к дискам 4 рабочих лопаток 6, установленных между дисками 4 так, чтобы обеспечить пространство АА между центральной втулкой 5 и внутренними кромками лопаток 6. Турбина содержит сопло 7, направленное во внутрь ротора 2, а именно в пространство АА между дисками 4, центральной втулкой 5 и внутренними кромками рабочих лопаток 6, а также содержит выпускной патрубок 8.
Реактивная роторная турбина работает следующим образом. Реактивная струя рабочего тела из генератора потока направляется через сопло 7 в ротор 2. Часть струи из сопла 7 проходит прямо между рабочих лопаток 6 (на чертеже указано нижними стрелками), опираясь на внутренние стенки дисков 4, на центральную втулку 5 и на кромки рабочих лопаток 6, попадая на рабочую поверхность лопаток с внутренней стороны ротора 2 и совершая при этом полезную работу. Полезную работу совершает также другая часть реактивной струи, выходящая из сопла 7, попадая на рабочие лопатки на входе в ротор 2 турбины (на чертеже указано верхними стрелками). Пройдя через лопатки 6 на входе в ротор 2, струя изменяет направление и оказывается под острым углом к струе, движущейся между лопатками 6 прямо. При этом происходит смешивание потоков рабочего тела, возникает турбуленция внутри соединяющихся потоков, что является дополнительным стимулятором расширения рабочего тела и эффективности реактивной роторной турбины. Далее струя, консолидируясь в общий поток, попадает на рабочие лопатки 6 ротора 2 с внутренней его стороны, тем самым рабочее тело в одном роторе турбины срабатывается условно дважды. На самом деле движение потоков внутри ротора гораздо более сложное, потому что он вращается и каждому углу поворота ротора соответствуют свои потоки, своя динамика, но она не выходит за рамки описанных представлений о работе реактивной роторной турбины в статике.
Заявляемая реактивная турбина позволяет:
- повысить степень срабатывания энергоперепада за счет двойного срабатывания рабочего тела в одном роторе турбины и тем самым сократить потери энергии с выходной скоростью;
- сократить внутренние потери в турбине за счет срабатывания рабочего тела внутри ротора;
- получить высокоэффективный образец реактивной роторной турбины.
Заявляемая реактивная турбина проста, технологична, менее материалоемка и более компактна, при наличии компрессора и камеры сгорания может использоваться как газотурбинный двигатель, может эффективно применяться как гидро-, паро- и ветротурбина, а также как гидро- и пневмопривод.