ТУРБОМАШИНА

ТУРБОМАШИНА


RU (11) 2172416 (13) C2

(51) 7 F02C3/073 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 99101505/06 
(22) Дата подачи заявки: 1999.01.25 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.01.25 
(43) Дата публикации заявки: 2000.10.27 
(45) Опубликовано: 2001.08.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 2430399 A1, 04.11.1947, фиг.3-5. RU 2059094 C1, 27.04.1996. RU 2110692 C1, 10.05.1998. GB 2155110 A, 18.09.1985. GB 2194292 A, 02.05.1988. DE 2854997 A1, 10.07.1980. US 4791783 A, 20.12.1998. US 3287904 A, 29.11.1966. 
(71) Заявитель(и): Владимиров Порфирий Сергеевич 
(72) Автор(ы): Владимиров П.С. 
(73) Патентообладатель(и): Владимиров Порфирий Сергеевич 
Адрес для переписки: 249020, Калужская обл., г. Обнинск, ул. Энгельса, 19, кв.6, П.С.Владимирову 

(54) ТУРБОМАШИНА 

Турбомашина содержит статор и ротор с дисками, каждый из которых имеет компрессорные и турбинные лопаточные венцы. Турбомашина также содержит колесо центробежного компрессора закрытого типа, снабженное ободом с турбинными лопатками на внешней поверхности и с внутренней тороидальной канавкой, сопряженной с расположенным внутри диффузором с изогнутыми назад по ходу ротора криволинейными лопастями. Турбомашина содержит также барабан с турбинными и компрессорными лопатками на внешней и внутренней поверхностях, диски, один из которых закреплен на валу турбомашины. Другой диск посредством подшипников сопряжен с неподвижной цапфой. Изобретение позволяет уменьшить габариты турбомашины. 5 з.п.ф-лы, 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области энергетики и, в частности, к турбокомпрессорным двигателям.

Известна турбомашина, содержащая статор и ротор с дисками, каждый из которых содержит компрессорные и турбинные лопаточные венцы (см. US 2430399, МКИ 60-264, 1947, фиг. 3-5).

Недостатком известного двигателя являются большие его габариты.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является уменьшение габаритов, упрощение конструкции, снижение его массы и потерь воздуха на охлаждение.

Поставленная задача решается за счет того, что в турбомашине, содержащей статор и ротор с дисками, каждый из которых содержит компрессорные и турбинные лопаточные венцы, имеется колесо центробежного компрессора закрытого типа, снабженное ободом с турбинными лопатками на внешней поверхности и внутренней тороидальной канавкой, сопряженной с расположенным внутри диффузором с изогнутыми назад по ходу ротора криволинейными лопастями. Турбомашина также может содержать барабан с турбинными и компрессорными лопатками на внешней и внутренней поверхностях, диски, один из которых закреплен на валу турбомашины, а другой - посредством подшипников сопряжен с неподвижной цапфой, внутри барабана установлена оболочка с направляющими лопатками и с диском. Один из дисков закреплен на цапфе, а другой сопряжен с валом посредством подшипника. Турбомашина может быть выполненной многоступенчатой. Турбомашина может иметь закрепленную на валу втулку из антифрикционного материала с дросселирующими отверстиями, соединенными с источником сжатого воздуха, на которой с возможностью свободного вращения установлена часть рабочих колес компрессора и турбины. Диск центробежного компрессора имеет лопатки центростремительной турбины. Статор турбомашины на входе снабжен диафрагмой, полость за которой сообщена с полостью сжатого воздуха на выходе из компрессора.

На фиг. 1 изображен осевой разрез турбомашины с барабаном.

На фиг. 2 изображен осевой разрез турбомашины с центробежным компрессором, центростремительной турбиной и осевыми компрессором и турбиной.

На фиг. 3 изображен осевой разрез турбомашин с центробежным компрессором, тороидальной канавкой и диффузором.

На фиг. 4 изображен разрез А-А фиг. 3.

Турбомашина содержит статор 1 (см. фиг. 1) с направляющими лопатками 2, внутри которого на валу 3 установлен ротор с дисками 4, 5 и барабаном 6. Диск 4 скреплен с валом, диск 5 посредством подшипника 7 подвижно с возможностью вращения сопряжен с неподвижной цапфой 8 статора. На внешней поверхности барабана 6 прочно закреплены или выполнены за одно целое (например, литьем) рабочие лопатки 9 турбины, на внутренней поверхности барабана установлены лопаточные венцы 10 компрессора. На внешней поверхности венцов, сопряженной с барабаном, могут быть выполнены гребешки в виде винтовой резьбы, оптимизирующие площадь контакта и теплообмен между лопатками турбины и компрессора. Внутри барабана размещена неподвижная оболочка 11 с диском 12, сопряженным с валом посредством подшипника 13, и с диском 14, неподвижно закрепленным на цапфе 8. На оболочке 11 имеются посадочные поверхности, на которых неподвижно установлены венцы 15 с направляющими лопатками компрессора.

При вращении ротора в рабочем тракте осевого компрессора с лопатками 10, 15 осуществляется сжатие воздуха, который направляется в камеру сгорания (на чертеже не изображена), продукты сгорания поступают в рабочий тракт турбины с лопатками 2, 9, где расширяются, совершая работу на компрессор и на вал двигателя.

Положительный эффект инновации заключается в сокращении габаритов и массы двигателя примерно в 2 раза, повышении эффективного КПД благодаря охлаждению лопаток турбины теплопередачей в тракт компрессора и повышении таким образом максимально допустимой температуры газа в турбине.

Вариант на фиг. 2 содержит статор 1 с направляющим венцом 16, имеющим турбинные лопатки 17 и компрессорные 18. На валу 19 закреплены диск 20 с турбинными и компрессорными лопатками и диск 21 с лопатками 22, 23 центробежного компрессора и центростремительной турбины. Между дисками зажата втулка 24 из антифрикционного материала, на которой с газовой смазкой сжатым воздухом из полости 25 через отверстие 26 и дроссельные каналы 27 установлены диски 28, 29, также снабженные турбинными и компрессорными лопатками. Разделительный диск 30 может быть выполнен сдвоенным с воздушной прослойкой 31, устраняющей чрезмерный теплообмен между трактами центробежной части машины.

Действует машина подобно двигателю на фиг. 1; особенность заключается в том, что диски 28, 29 образуют автономный узел, выполняющий функции свободного турбокомпрессора, не связанного с валом и более быстроходного, т.е. с окружными скоростями 300. ..400 м/с, характерными для турбин. Лопатки этих дисков вращаются относительно дисков 20, 21 в противоположном направлении, благодаря чему устраняется необходимость в двух направляющих венцах, упрощается конструкция, уменьшаются габариты и масса. Вал 19 является выходным валом быстроходного роторного двигателя, для которого устройство на фиг. 2 является агрегатом турбонаддува, частота вращения его примерно в два раза ниже, чем у дисков 28, 29.

Турбомашина на фиг. 3, 4 содержит вал 32, на котором установлены колеса 33 с лопатками 34 центробежного компрессора закрытого типа. На периферии колес имеются ободы с внутренней тороидальной канавкой 35, обеспечивающей поворот потока воздуха на вход в диффузоры 36 центростремительного типа, снабженные направляющими лопатками 37, 38, изогнутыми назад по ходу вала. Диффузоры неподвижно соединены или выполнены за одно целое с направляющими венцами 39 осевой турбины, скрепленными со статором; венцы с турбинными лопатками 40 установлены на ободах центробежных колес. Подобно варианту на фиг. 2 по меньшей мере одно из колес 33 может быть установлено на валу 32 с возможностью автономного вращения с более высокой частотой. Рабочие тракты компрессоров и турбин на фиг. 1, 2, 3, 4 расположены коаксиально (соосно) и расположены один внутри другого (на фигурах компрессорный тракт внутри турбинного). Машина при наличии камеры сгорания 41 может функционировать в качестве автономного турбокомпрессорного двигателя, без камеры может входить в состав комбинированного ДВС в качестве агрегата турбонаддува и продолженного расширения. С улиткой 42 статора соединена диафрагма 43, образующая полость 44, которая сообщена с полостью 45 повышенного давления, например, трубопроводом, что обеспечивает снижение осевой силы давления газов, приложенной к ротору. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Турбомашина, содержащая статор и ротор с дисками, каждый из которых содержит компрессорные и турбинные лопаточные венцы, отличающаяся тем, что она содержит колесо центробежного компрессора закрытого типа, снабженное ободом с турбинными лопатками на внешней поверхности и с внутренней тороидальной канавкой, сопряженной с расположенным внутри диффузором с изогнутыми назад по ходу ротора криволинейными лопастями.

2. Турбомашина по п.1, отличающаяся тем, что она содержит барабан с турбинными и компрессорными лопатками на внешней и внутренней поверхностях, диски, один из которых закреплен на валу турбомашины, а второй посредством подшипников сопряжен с неподвижной цапфой, внутри барабана установлена оболочка с направляющими лопатками и с дисками, один из которых закреплен на цапфе, а другой сопряжен с валом посредством подшипника.

3. Турбомашина по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что она выполнена многоступенчатой.

4. Турбомашина по п.1, отличающаяся тем, что на валу закреплена втулка из антифрикционного материала с дросселирующими отверстиями, соединенными с источником сжатого воздуха, на которой с возможностью свободного вращения установлена часть рабочих колес компрессора и турбины.

5. Турбомашина по п.1, отличающаяся тем, что диск центробежного компрессора имеет лопатки центростремительной турбины.

6. Турбомашина по п.1, отличающаяся тем, что статор ее на входе снабжен диафрагмой, полость за которой сообщена с полостью сжатого воздуха на выходе из компрессора.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru