RU1795127C - Turbine engine - Google Patents

Abstract

Использование: турбоприводы с регул торами частоты вращени , пневмодвигате- ли различных агрегатов, Сущность изобретени : турбинный двигатель состоит из корпуса Т, парциальной турбины, включающей сопловой аппарат 2 и рабочее колесо 3. центробежного датчика 4 ча.стоты вращени  и регул тора расхода в виде золотника 7Ј 7/ 7 5 5 с проточкой 6 и втулки 7 с окнами подвода 8 и отвода 9. На сопловом аппарате 2 выполнены секторы основного 10 и тормозного 11 лопаточных венцов. Втулка 7 имеет дополнительное окно отвода 12, которое соединено с полостью на входе в сектор тормозного лопаточного венца 11. При превышении номинального значени  частоты вращени , датчик 4 перемещает золотник 5, сжима  пружину 13, Вследствие равенства ширины проточки 6 рассто нию между окнами отвода 9 и 12 золотник 5 начинает одновременно перекрывать окно 9 и открывать окно 12. Таким образом осуществл етс  перепуск рабочего тела из проточки 6 на сход сектора тормозного лопаточного венца 11. Лопатки этого венца направл ют рабочее тело навстречу вращающемус  рабочему колесу 3 и создают на нем тормоз щее усилие, преп тству  по влению большого заброса по частоте вращени . 3 ил. (Л СUsage: turbo drives with speed controllers, pneumatic engines of various units, SUMMARY OF THE INVENTION: a turbine engine consists of a housing T, a partial turbine including a nozzle apparatus 2 and an impeller 3. of a centrifugal sensor 4 of a frequency of rotation and a speed controller in the form the spool 7Ј 7/7 5 5 with the groove 6 and the sleeve 7 with the inlet 8 and outlet windows 9. On the nozzle apparatus 2, the sectors of the main 10 and brake 11 of the blade crowns are made. The sleeve 7 has an additional outlet window 12, which is connected to the cavity at the entrance to the sector of the brake blade ring 11. When the nominal value of the rotational speed is exceeded, the sensor 4 moves the spool 5, compressing the spring 13, due to the equality of the groove width 6 to the distance between the outlet windows 9 and 12, the spool 5 begins to simultaneously close the window 9 and open the window 12. Thus, the working fluid is transferred from the groove 6 to the gathering sector of the brake blade ring 11. The blades of this crown direct the working body to rechu rotating impeller 3 and create thereon the braking force, preventing the occurrence of a large casting speed. 3 ill. (L C

Description

Изобретение относитс  к турбоприво- дамс регул торами частоты вращени  и может быть использовано в качестве пневмодвигател  различных агрегатов, приборов и механизированного инструмента, не допускающих даже кратковременную работу на частотах вращени  выше некоторого значени .The invention relates to turbo drives with speed controllers and can be used as air motors of various units, devices and power tools that do not allow even short-term operation at speeds above a certain value.

Известен турбинный двигатель дл  привода механизированного инструмента, включающий в себ  корпус с установленной в нём центростремительной турбиной и регул тор частоты вращени . Последний представл ет собой центробежный датчик частоты вращени  и подключенный к нему золотник с кольцевой проточкой, расположенный во втулке с окнами подвода и отвода . Втулка с золотником.установлена на выходе из центростремительной турбины.A turbine engine for driving a power tool is known, including a housing with a centripetal turbine mounted therein and a speed controller. The latter is a centrifugal speed sensor and a spool with an annular groove connected to it, located in a sleeve with inlet and outlet windows. Spool bushing installed at the exit of the centripetal turbine.

Недостатком данного устройства  вл етс  невозможность обеспечени  высокой надежности функционировани  приводимого в действие инструмента из-за повышенного заброса по частоте вращени  Дптах при включении турбодвигател . Он может составл ть до 35% от номинального уровн  частоты вращени . Последнее зачастую приводит к разрыву инструмента.The disadvantage of this device is the inability to ensure high reliability of the operation of the driven tool due to the increased overshoot in the rotational speed Dptah when the turbo engine is turned on. It can be up to 35% of the nominal speed level. The latter often leads to rupture of the tool.

Еще одним фактором обусловливающим низкую надежность механизированного инструмента,  вл етс  довольно большой период времени гот момента включени  до момента стабилизации частоты вращени  на номинальном уровне (при допустимом отклонении от последнего). Многократна  циклическа  перегрузка инструмента центробежными силами обусловливает его быстрое повреждение.Another factor contributing to the low reliability of the power tool is a rather long period of time before turning on until the speed stabilizes at the nominal level (with an allowable deviation from the latter). Repeated cyclic overload of the tool by centrifugal forces causes its rapid damage.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  турбинный двигатель, состо щий из корпуса с установленной в нем осевой турбиной и регул тора частоты вращени . Осева  турбина этого устройства представл ет собой микротурбину, состо щую из соплового аппарата и рабочего колеса. Рабочее колесо располагаетс  на валу, который св зан с механическим центробежным датчиком частоты вращени . Датчик же частоты вращени  подключен к золотнику с проточкой, установленным во втулке с окнами подвода и отвода рабочего тела. Причем втулка с золотником расположены в проточной части на входе в турбину таким образом, что окно подвода подключено ко входной магистрали рабочего тела, а окно отвода соеди- . нено каналом с сопловым аппаратом. Такое размещение втулки с золотником позвол ет несколько снизить заброс по частоте враще0The closest in technical essence to the proposed device is a turbine engine, consisting of a housing with an axial turbine installed in it and a speed controller. The axial turbine of this device is a microturbine consisting of a nozzle apparatus and an impeller. The impeller is located on a shaft that is coupled to a mechanical centrifugal speed sensor. The rotational speed sensor is connected to a spool with a groove installed in the sleeve with the inlet and outlet windows of the working fluid. Moreover, the sleeve with the spool are located in the flow part at the entrance to the turbine in such a way that the inlet window is connected to the input line of the working fluid, and the outlet window is connected. neno channel with nozzle apparatus. This arrangement of the spool sleeve allows a slight decrease in rotational frequency rotation.

55

00

55

00

55

00

55

00

55

ни  (до 10% 15% от номинального уровн ) в момент запуска двигател  и таким образом несколько повысить надежность устройства - потребител  мощности.nor (up to 10% 15% of the nominal level) at the time of starting the engine and thus somewhat increase the reliability of the device - the power consumer.

Вместе с тем, недостатком описанного устройства  вл етс  обеспечение невысокой надежности устройства - потребител  мощности из-за большого периода времени гот запуска двигател  до момента стабилизации частоты вращени  на номинальном уровне. Величина заброса по частоте вращени  Дптах остаетс  также довольно большой , особенно при высоких частотах вращени . При расчетной частоте вращени  п 25 10 мин величина Лптах/n может даже превысить 15%. Последнее естественно не способствует обеспечению высокой надежности устройства - потребител  мощности .At the same time, the disadvantage of the described device is the low reliability of the power consumer device due to the long period of time when the engine starts to rotate until the speed is stabilized at the nominal level. The magnitude of the cast over the rotational speed Dptm also remains quite large, especially at high rotational speeds. With a design speed of n 25 10 min, the value of Lptah / n may even exceed 15%. The latter naturally does not contribute to ensuring high reliability of the device - a power consumer.

Целью предполагаемого изобретени   вл етс  обеспечение повышени  надежности устройства-потребител  мощности за счет снижени  заброса по частоте вращени  при включении двигател  и уменьшени  периода времени от момента включени  до момента стабилизации частоты вращени  на номинальном уровне.It is an object of the present invention to provide increased reliability of a power consumer device by reducing the speed overspeed when the engine is turned on and by reducing the time period from the moment of turning on until the speed is stabilized at a nominal level.

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что втулка имеет дополнительное проходное окно отвода, а сопловой аппарат -- тормозной лопаточный сектор, св занный каналом с дополнительным окном отвода втулки, причем рассто ние между окнами отвода втулки равно ширине проточки золотника .The goal is achieved due to the fact that the sleeve has an additional passage through the exhaust window, and the nozzle apparatus has a brake blade sector connected by the channel to the additional window for the removal of the sleeve, and the distance between the windows of the outlet of the sleeve is equal to the width of the spool groove.

На фиг.1 изображена конструктивна  схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - развертка цилиндрического сечени  рабочего и сопловых лопаточных венцов по среднему диаметру DCp.Figure 1 shows a structural diagram of the proposed device; figure 2 is a section aa in figure 1; Fig. 3 is a scan of the cylindrical section of the working and nozzle blade crowns along the average diameter DCp.

Основными част ми турбинного двигател   вл ютс  корпус 1, парциальна  турбина и регул тор частоты вращени .The main parts of the turbine engine are housing 1, a partial turbine and a speed controller.

. В корпусе 1 выполнено подвод щее рабочее тело отверстие 2, распределительна  проточка 3, проточка 4 с каналом 5 и проточка 6 с каналом 7.. A hole 2, a distribution groove 3, a groove 4 with a channel 5, and a groove 6 with a channel 7 are made in the housing 1.

Парциальна  турбина состоит из рабочего колеса 8, расположенного на валу 9, и соплового аппарата 10 с основным 11 и тормозным 12 секторами лопаточных венцов.The partial turbine consists of an impeller 8 located on the shaft 9, and a nozzle apparatus 10 with a main 11 and brake 12 sectors of the blade crowns.

Регул тор частоты вращени  включает в себ  механический центробежный датчик частоты вращени , втулку и подпружиненный золотник.The speed controller includes a mechanical centrifugal speed sensor, a sleeve and a spring loaded spool.

Центробежный датчик частоты вращени  представл ет собой грибок 13 и спец- гайку 14, в пазах которой располагаетс  два.The centrifugal speed sensor is a fungus 13 and a special nut 14, in the grooves of which are two.

шарика 15. Сама спецгайка 14 установлена в палу 9.ball 15. The special nut 14 itself is installed in the pallet 9.

Во втулке 16 расположен золотник 17. Золотник 17 имеет проточку 18:. С одной стороны в него упираетс  пружина 19, сила сжати  которой регулируетс  гайкой 20. а с другой стороны золотник 17 через подшипник 21 и п ту 22 контактирует с грибком 13.Spool 17 is located in sleeve 16. Spool 17 has a groove 18 :. On the one hand, spring 19 abuts against it, the compressive force of which is regulated by nut 20. and on the other hand, spool 17 is in contact with fungus 13 through bearing 21 and heel 22.

Втулка 16 запрессована в корпус 1. Во втулке 16 выполнено окно подвода 23. основное окно отвода 24 и дополнительное окно отвода 25. Основное окно отвода 24 предназначено дл  подачи рабочего тела к основному сектору лопаточного венца 11 соплового аппарата 10. Дополнительное окно отвода 25 используетс  дл  подачи рабочего тела к сектору тормозного лопаточного венца 12. Ширина окон отвода 24 и 25 одинакова и на 0,2-0,5 мм меньше хода S золотника . Кроме того, в конструкции регул тора выполн етс  соотношение , а ширина проточки золотника 17 равна рассто нию между окнами отвода 24 и 25 втулки 16. Последнее соотношение особенно важно, так как оно обусловливает своевременную подачу рабочего тела к сектору тормозного лопаточного венца 12.The sleeve 16 is pressed into the housing 1. In the sleeve 16 there is an inlet window 23. The main outlet window 24 and an additional outlet window 25. The main outlet window 24 is used to supply the working fluid to the main sector of the blade ring 11 of the nozzle apparatus 10. An additional outlet window 25 is used to the supply of the working fluid to the sector of the brake blade rim 12. The width of the exhaust windows 24 and 25 is the same and 0.2-0.5 mm less than the stroke S of the spool. In addition, in the design of the regulator, a ratio is fulfilled, and the width of the groove of the spool 17 is equal to the distance between the exhaust windows 24 and 25 of the sleeve 16. The latter ratio is especially important, since it determines the timely supply of the working fluid to the sector of the brake blade ring 12.

Работает турбинный двигатель следующим образом. При запуске двигател  через подвод щее отверстие 2 в проточку 3 подаетс  рабочее тело, которое через окно подвода 23 заполн ет проточку 18 золотника 17.The turbine engine operates as follows. When the engine is started, a working fluid is fed into the groove 3 through the inlet 2, which fills the groove 18 of the spool 17 through the inlet 23.

В первоначальный момент запуска золотник 17 под воздействием пружины 19 занимает такое положение, при котором окно отвода 24 полностью открыт, а окно отвода 25 полностью закрыто. В этом случае рабочее тело из проточки 18 через окно 24, проточку 4 и канал 5 поступает на вход сектора основного лопаточного венца 11. В последнем рабочее тело разгон етс  до некоторой скорости Ci (см. фиг.З), затем взаимодействует с лопатками рабочего колеса 8, создава  на нем крут щий момент иAt the initial moment of starting, the spool 17, under the influence of the spring 19, occupies a position in which the exhaust window 24 is fully open and the exhaust window 25 is completely closed. In this case, the working fluid from the groove 18 through the window 24, the groove 4 and the channel 5 enters the input of the sector of the main scapular crown 11. In the latter, the working fluid is accelerated to a certain speed Ci (see Fig. 3), then interacts with the blades of the impeller 8, creating a torque on it and

Claims (1)

Формула изобретени  Турбинный двигатель, содержащий корпус с установленной в нем парциальной ступенью турбины, состо щей из соплового аппарата и рабочего колеса, установленного на валу, св занном с механическим центробежным датчиком регул тора частоты вращени , имеющего подключенный к датчику золотник с кольцевой проточкой, установленный во втулке с окном подвода.SUMMARY OF THE INVENTION A turbine engine comprising a housing with a partial stage of a turbine installed therein, consisting of a nozzle apparatus and an impeller mounted on a shaft connected to a mechanical centrifugal sensor of a speed controller having a spool with an annular groove connected to the sensor mounted in sleeve with a supply window. раскручива  рабочее колесо вместе с валом и датчиком частоты вращени .by spinning the impeller together with the shaft and speed sensor. Пока частота вращени  вала 9 не превышает номинального значени  центробежные силы, возникающие в шариках 15 и передаваемые через грибок 13 на золотник 17, меньше усили , действующего на золотник 17 со стороны пружины 19. Как только частота вращени  становитс  больше номи0 нального значени , усилие со стороны шариков 15 превышает усилие пружины 19. В этом случае пружина 19 сжимаетс  и золотник 17 начинает перекрывать окно 24. Вследствие равенства ширины проточки 18As long as the rotational speed of the shaft 9 does not exceed the nominal value, the centrifugal forces arising in the balls 15 and transmitted through the fungus 13 to the spool 17 are less than the force exerted on the spool 17 from the spring 19. As soon as the rotational speed becomes greater than the nominal value, the force from the side balls 15 exceeds the force of the spring 19. In this case, the spring 19 is compressed and the spool 17 begins to overlap the window 24. Due to the equality of the width of the groove 18 5 рассто нию между окнами отвода 24 и 25, как только окно 24 начинает перекрыватьс  золотником 17, так окно 25 начинает открыватьс . Рабочее тело из проточки 18 через окно 25. проточку 6 и канал 7 поступает на5, the distance between the tapping windows 24 and 25, as soon as the window 24 begins to overlap with the spool 17, so the window 25 begins to open. The working fluid from the groove 18 through the window 25. The groove 6 and the channel 7 enters 0 вход сектора тормозного лопаточного венца 12. Расшир  сь в этом лопаточном венце и достига  некоторой скорости Ci на его выходе , рабочее тело направл етс  навстречу вращающемус  рабочему колесу 8, создает0 is the input of the sector of the brake blade ring 12. Expanding in this blade ring and reaching a certain speed Ci at its exit, the working fluid is directed towards the rotating impeller 8, creates 5 на его лопатках тормоз щее усилие и преп тствует по влению большого заброса Дптах по частоте вращени .5 there is a braking force on its blades and hinders the appearance of a large throw of Dpt in rotation speed. Преимущество предлагаемого устрой0 ства по сравнению с прототипом заключаетс  в обеспечении повышени  надежности функционировани  устройства-потребител  мощности. Это оказываетс  возможным благодар  тому, что предлагаемый турбин5 ный двигатель позвол ет существенно уменьшить заброс по частоте вращени  в момент запуска благодар  обеспечению тормоз щего усили  на рабочих лопатках при превышении номинальной частоты вра0 щени . Последнее также дает возможность уменьшить период времени от момента включени  двигател  до момента стабилизации частоты вращени  на номинальном уровне.The advantage of the proposed device in comparison with the prototype is to provide increased reliability of the operation of the power consumer device. This is possible due to the fact that the proposed turbine engine can significantly reduce the speed overspeed at the time of start-up due to the provision of braking force on the rotor blades when the rated rotation speed is exceeded. The latter also makes it possible to reduce the period of time from the moment the engine is turned on to the moment the speed is stabilized at the nominal level. 55 подключенным к входной магистрали, и окном отвода, соединенным каналом с сопловым аппаратом, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности, втулка имеет дополнительное проходное окно отвода , а сопловой аппарат - тормозной лопа- точный сектор, св занный каналом с дополнительным окном отвода втулка, причем рассто ние между окнами отвода втулки равно ширине проточки золотника.connected to the input line and the exhaust window, connected by a channel to the nozzle device, characterized in that, in order to increase reliability, the sleeve has an additional exhaust passage hole, and the nozzle device has a brake blade sector connected by the channel to the additional sleeve exhaust window and the distance between the outlet windows of the sleeve is equal to the width of the groove of the spool. А-АAa