Активная радиальная многоступенчатая двухвальная турбина

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АКТИВНАЯ РАДИАЛЬНАЯ МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ ДВУХВАЛЬНАЯ ТУРБИНА(71) Заявители Манкевич Эдуард Александрович Манкевич Геннадий Эдуардович(72) Авторы Манкевич Эдуард Александрович Манкевич Геннадий Эдуардович(73) Патентообладатели Манкевич Эдуард Александрович Манкевич Геннадий Эдуардович(57) Активная радиальная многоступенчатая двухвальная турбина, содержащая корпус, рабочее колесо, направляющий и сопловой аппараты, отличающаяся тем, что корпус, направляющий и сопловой аппараты выполнены совмещенными в виде коаксиально расположенных наружного и внутреннего цилиндрических элементов с верхним и нижним соединительными фланцамиобразованием кольцевой камеры высокого давления,наружный цилиндрический элемент выполнен с подводящим патрубком для соединения с 10770 1 2008.06.30 гидролинией высокого давления, а внутренний цилиндрический элемент выполнен со множеством наклонных щелевых отверстий - сопел с направляющими лопатками, равномерно распределенных по всей его поверхности, к верхнему и нижнему соединительным фланцам корпуса присоединены соответствующие крышки турбины с закрепленными в них вращающимися опорами, образующие с корпусом полость для рабочего колеса рабочее колесо выполнено в виде верхнего и нижнего стаканов, донья которых жестко сопряжены с соответствующими валами таким образом, что стенки верхнего стакана расположены в промежутках между стенками нижнего стакана с расчетными зазорами между ними с образованием попарно из соседних стенок обоих стаканов ступеней турбины, в поперечном сечении имеющих вид концентрических окружностей с расчетным шагом,причем в стенках стаканов выполнены окна с установленными внутри последних рабочими лопатками, обращенные к наклонным щелевым отверстиям - соплам с обеспечением возможности прохода напорных потоков рабочего тела и вращения верхнего и нижнего стаканов в противоположные стороны, в доньях стаканов выполнены эвакуационные проемы для свободного перемещения отработанных на рабочих лопатках окон потоков рабочего тела, вал нижнего стакана выполнен полым, а вал верхнего стакана - сплошным выходным, свободно проходящим через полый вал, и закреплен с возможностью вращения в опорах крышек в верхней крышке турбины выполнены отверстия для сообщения внутренней полости корпуса с атмосферой, а нижняя крышка турбины содержит отводящий патрубок для соединения с дренажной гидролинией и присоединенную к ней снизу по оси турбины коробку передач для обеспечения вращения обоих валов в противоположные стороны путем передачи вращательного движения от полого вала к сплошному выходному, содержащую вращающуюся опору с закрепленным в ней с возможностью вращения сплошным выходным валом, ведущие зубчатые колеса, каждое из которых смонтировано на соответствующем валу, ведомые зубчатые колеса, установленные между ведущими зубчатыми колесами и закрепленные с возможностью вращения в поперечных вращающихся опорах, равномерно расположенных по периметру коробки передач. Изобретение относится к области энергетики и может найти применение, например, в блоке турбина-генератор, а также для привода в действие энергетического оборудования другого назначения. Известна турбина для привода генератора, содержащая корпус, рабочее колесо, направляющий и сопловой аппараты 1. Недостатки ее невозможность полного использования энергии рабочего тела и значительного повышения КПД турбины. Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков. Решение поставленной задачи осуществляется за счет того, что корпус, направляющий и сопловой аппараты выполнены совмещенными в виде коаксиально расположенных наружного и внутреннего цилиндрических элементов с верхним и нижним соединительными фланцами с образованием кольцевой камеры высокого давления, наружный цилиндрический элемент выполнен с подводящим патрубком для соединения с гидролинией высокого давления, а внутренний цилиндрический элемент выполнен со множеством наклонных щелевых отверстий - сопел с направляющими лопатками, равномерно распределенных по всей его поверхности, к верхнему и нижнему соединительным фланцам корпуса присоединены соответствующие крышки турбины с закрепленными в них вращающимися опорами, образующие с корпусом полость для рабочего колеса рабочее колесо выполнено в виде верхнего и нижнего стаканов, донья которых жестко сопряжены с соответствующими валами таким образом, что стенки верхнего стакана расположены в промежутках между стенками нижнего стакана с расчетными зазорами между ними с образованием попарно из соседних стенок обоих стаканов ступеней турбины, в поперечном 2 10770 1 2008.06.30 сечении имеющих вид концентрических окружностей с расчетным шагом, причем в стенках стаканов выполнены окна с установленными внутри последних рабочими лопатками,обращенные к наклонным щелевым отверстиям - соплам с обеспечением возможности прохода напорных потоков рабочего тела и вращения верхнего и нижнего стаканов в противоположные стороны, в доньях стаканов выполнены эвакуационные проемы для свободного перемещения отработанных на рабочих лопатках окон потоков рабочего тела, вал нижнего стакана выполнен полым, а вал верхнего стакана - сплошным выходным, свободно проходящим через полый вал, и закреплен с возможностью вращения в опорах крышек в верхней крышке турбины выполнены отверстия для сообщения внутренней полости корпуса с атмосферой, а нижняя крышка турбины содержит отводящий патрубок для соединения с дренажной гидролинией и присоединенную к ней снизу по оси турбины коробку передач для обеспечения вращения обоих валов в противоположные стороны путем передачи вращательного движения от полого вала к сплошному выходному, содержащую вращающуюся опору с закрепленным в ней с возможностью вращения сплошным выходным валом, ведущие зубчатые колеса, каждое из которых смонтировано на соответствующем валу, ведомые зубчатые колеса, установленные между ведущими зубчатыми колесами и закрепленные с возможностью вращения в поперечных вращающихся опорах,равномерно расположенных по периметру коробки передач. На фиг. 1 изображена турбина в продольном разрезе в момент совмещения на радиусе щелевых отверстий - сопел внутреннего цилиндрического элемента корпуса с окнами стенок стаканов рабочего колеса, а на фиг. 2 дан фрагмент его поперечного разреза (по А-А). Турбина имеет корпус 1, состоящий из коаксиально расположенных наружного 2 и внутреннего 3 цилиндрических элементов, герметично соединенных между собой верхним 4 и нижним 5 фланцами для образования кольцевой камеры 6 высокого давления, наружный цилиндрический элемент 2 корпуса 1 снабжен подводящим патрубком 7 для соединения с гидролинией высокого давления, а внутренний 3 - множеством щелевых отверстий-сопел 8, на выходе из которых прикреплены направляющие лопатки 9, к фланцам 4 и 5 корпуса 1 прикреплены соответственно верхняя 10 и нижняя 11 крышки с вмонтированными в них быстровращающимися опорами 12 для рабочего колеса 13, включающего валы 14 и 15, вращающиеся в противоположные стороны, стаканы 16 и 17 с доньями 18 и 19 и стенками 20 и 21, образующими попарно из соседних стенок обоих стаканов ступени 22 турбины, на которых имеются окна 23, расположенные в несколько ярусов по высоте стенок 20 и 21 и равномерно рассредоточенные по их периметру с расчетным шагом, внутри которых вмонтированы рабочие лопатки 24, а донья 18 и 19 снабжены эвакуационными проемами 25 и 26 для свободного перемещения отработанных на рабочих лопатках 24 потоков рабочего тела, при этом вал 14 нижнего стакана 16 рабочего колеса 13 выполнен полым, а вал 15 верхнего - сплошным (полнотелым) выходным, свободно проходящим через полый вал 14 для обеспечения вращения обоих валов в противоположные стороны кроме этого, верхняя крышка 10 имеет отверстие 27 для сообщения внутренней полости корпуса 1 турбины с атмосферой, а нижняя крышка 11 - отводящий патрубок 28 для соединения турбины с дренажной гидролинией и присоединенную к ней снизу по оси турбины коробку передачи 29 вращательного движения от полого глухого вала 14 к полнотелому выходному - 15, вращающимся в противоположные стороны,включающую быстровращающуюся опору 30 для закрепления в ней полнотелого выходного вала 15, ведущие зубчатые колеса 31 и 32, смонтированные на каждом валу, и ведомые - 33, установленные между ними и закрепленные в поперечных быстровращающихся опорах 34 коробки передачи 29, равномерно рассредоточенных по ее периметру. Работает описанная турбина следующим образом. Рабочее тело высокого давления подается через подводящий патрубок 7 в кольцевую камеру 6 высокого давления, откуда выбрасывается через наклонные щелевые отверстия - сопла 8, делясь на множество отдельных потоков, которые с большой скоростью попадают на направляющие лопатки 9 3 10770 1 2008.06.30 внутреннего цилиндра 3, а с них устремляются на рабочие лопатки 24 стенок 20 и 21 стаканов 16 и 17 рабочего колеса 13, приводя их во вращение в противоположные стороны,при этом вращение от полого вала через зубчатые колеса 31, 32, 33 передается на полнотелый вал 15, увеличивая скорость вращения рабочего колеса и его общий вращающий момент. Отработанные потоки рабочего тела через эвакуационные проемы 25 и 26 перемещаются вниз и через отводящий патрубок 28 отводятся в дренажную гидролинию. Конструктивные особенности описанной турбины позволяют использовать рабочее тело в широком диапазоне давлений, более мягкий подвод его на рабочие лопатки 24 рабочего колеса 13, более полно использовать энергию потоков рабочего тела ввиду того,что все лопатки 24 рабочего колеса 13 являются рабочими. Источники информации 1.2811720, 2002. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4