UA46126C2 - Пристрій охолодження або нагрівання для круглого корпусу - Google Patents

Abstract

Пристрій охолодження або нагрівання для круглого корпусу. Корпус нагрівається або охолоджується для регулювання його діаметра і, зокрема зазору між кінцями лопаток ротора і корпусом. Пристрій складається з мереж патрубків (1), які покривають доповнювальні частини окружності корпусу і які складаються з пари розподільників (3) і паралельних патрубків (2) між зазначеними розподільниками, причому патрубки (2) з'єднані по черзі з одним або другим із розподільників і мають отвори для обдування газом корпусу. Протитечійна циркуляція в патрубках (2) дозволяє подавати як газ, який був сильно нагрітий проходженням на значну відстань крізь патрубки (2), так і більш холодний газ, який пройшов меншу відстань в інших патрубках (2), до будь-якої точки на корпусі, таким чином вирівнюючи тепло, що прикладається до будь-якої частини корпусу.

Description

Опис винаходу

Даний винахід стосується пристрою охолодження або нагрівання для круглого корпусу. 2 В даний час виникнула широкомасштабна потреба поліпшення потужності двигунів. В області повітроплавання (авіації) одним із способів досягнення цього є зменшення зазору між ротором і статором до мінімуму, особливо на ділянці, де вільні кінці обертових лопаток ротора зустрічаються зі зверненими до них поверхнями корпусу. Засоби для досягнення цього вже проектувалися, зокрема, шляхом зміни діаметра корпусу.

Найбільш загальноприйнятий спосіб полягає в тому, що шляхом термічного впливу викликають розширення або 70 стиск на зовнішній поверхні корпусу обдувкою газом, що має необхідну температуру, який відбирають з інших секцій машини в зоні, протилежній вихлопній трубі для газу, в результаті чого корпус нагрівається або охолоджується відповідно необхідності.

Проте, важливо, щоб температура усієї поверхні корпусу мала високий ступінь рівномірності. Відомий пристрій містить складання двох мереж із напівкруглих патрубків, встановлених навколо корпусу таким чином, 79 Що кожна мережа покриває половину окружності корпусу і, у свою чергу, з'єднана з розподільним блоком, подачу в який забезпечує труба, з'єднана з кожним патрубком мережі в його середній точці. Газ, таким чином, розсіюється крізь патрубки мережі, проходячи від середини кожного патрубка до його кінця. Він виходить із патрубків крізь отвори, які спрямовані на корпус. Ця конфігурація пояснює, чому патрубки відомі як "душові манжети" (див. патент ЕК 2 540 939, 10.02.83, МПК г 02с 7/28).

Незважаючи на те, що такий тип пристрою дійсно забезпечує більш - менш рівномірний обдув усієї зовнішньої поверхні корпусу, цей пристрій не може забезпечити його рівномірний діаметр, тому що газ нагріває, коли він проходить крізь патрубки і тому не може віддати більше тепла, досягаючи кінців патрубків, ніж поблизу розподільних вузлів. Крім того, корпус стає більш гарячим на відстані від поверхонь поблизу розподільних вузлів і тому приймає яйцеподібну форму з найбільшим діаметром на поверхнях, де мережа с 29 патрубків з'єднується між собою. Ге)

Відомий пристрій охолодження або нагрівання для круглого корпусу, який містить мережі патрубків, що оточують ділянки окружності корпусу, і який містить розподільники вхідного газу, з'єднані з патрубками, і отвори для виходу газу в патрубках, спрямовані на корпус, Ї мережа для розподілу газу в розподільниках, у якій мережі патрубків розташовані між двома розподільниками, причому кожен із зазначених двох розподільників ї-о з'єднаний із відповідною групою патрубків зазначеної мережі, і мережа для розподілу газу містить труби, кожна С з яких здійснює подачу в пару розподільників (див. патент ЕР 0 541 325, 03.11.92, мпКкУР 010 11/08). «-

Згадане технічне рішення є найбільш близьким за сукупністю суттєвих ознак та досягає мого технічного результату, тому воно обрано у якості найближчого аналогу, недоліком якого є неможливість здійснення (Се) з рівномірного охолодження або нагрівання круглого корпусу. «

В основу винаходу покладено задачу створити такий пристрій згідно з яким нагрівання або охолоджування корпусу, який має круглий поперечний перетин, здійснюється найбільш рівномірно.

Задача, яка покладена до основи, досягається завдяки тому, що пристрій охолодження або нагрівання для круглого корпусу, який містить мережі патрубків, що оточують ділянки окружності корпусу, і який містить « 20 розподільники вхідного газу, з'єднані з патрубками, і отвори для виходу газу в патрубках, спрямовані на -в корпус, і мережа для розподілу газу в розподільниках, у якій мережі патрубків розташовані між двома с розподільниками, причому кожен із зазначених двох розподільників з'єднаний із відповідною групою патрубків :з» зазначеної мережі, і мережа для розподілу газу містить труби, кожна з яких здійснює подачу в пару розподільників, стосовно винаходу пара розподільників виконана з можливістю примикання і з'єднання з різними 415 мережами патрубків і з'єднані між собою за допомогою гільзи, яка має форму частини відкритої сфери з двох ї» кінців, що виконані з можливістю ковзання у втулках для розмежування розподільників, причому втулки містять кінцеві упори для обмежування переміщення гільзи, і тим, що труби для здійснення подачі в пару розподільників б» приварені зварюванням впритул до труби, що займає половину їхнього поперечного перетину і веде - щонайменше в одну із втулок, проходячи крізь поверхню упору втулки.

Крім того, стосовно винаходу кожна мережа патрубків складена із двох гофрованих металевих листів, іме) скріплених плоскими спільними ділянками між гофрами, причому патрубки, утворені гофрами і спільними

Ф ділянками, містять отвори для виходу газу.

Крім того, стосовно винаходу пристрій містить три мережі патрубків.

Крім того, стосовно винаходу мережа для розподілу газу містить повзучий клапан, керований комп'ютером.

Так само, як і відомий пристрій, він містить газорозподільну мережу в розподільниках, які з'єднані з мережею патрубків, що оточують корпус на

ГФ) відповідних ділянках окружностей. Замість розподільника, який з'єднаний із серединою мереж патрубків, г встановлені два розподільники на кінцях мереж, при цьому кожен розподільник з'єднаний із групою патрубків відповідної мережі. Газ проходить крізь дві групи патрубків у протилежних напрямках; це врівноважує подачу бор Тепла до окружності, причому на кожну поверхню корпусу здійснюється подвійна подача газу, перша з яких, що подається однією із груп мережі патрубків так само гаряча, як і інша, що подається іншою групою, холодна.

Тому розподільників удвічі більше, ніж мереж патрубків, причому кожна наступна пара мереж патрубків має два прилеглих розподільники. У цьому випадку доцільно мати єдину газорозподільну трубу, яка живить два розподільники пар одночасно, за умови що розподільники можуть бути під'єднані належним чином до ве розподільників, які можуть непередбаченим чином зміститися внаслідок деформацій, викликаних нагріванням.

Вони з'єднані гільзою, кінці якої мають форму відкритої сфери, яка ковзає у втулках, які розмежовують розподільники, і які мають торцеві упори, які обмежують переміщення гільзи.

Труби, які подають газ у пари розподільників, зварюють стиковим зварним швом із з'єднувальним патрубком, який займає половину їхнього поперечного перетину і проходить щонайменше до однієї з втулок, проходячи крізь поверхню упору зазначеної втулки. Цей патрубок трохи входить у більш широку трубу розподільної мережі, збирає половину потоку газу, що виходить із неї, ії переносить цю половину в розподільник, розташований за межами з'єднувальної втулки. Інша половина потоку газу виходить із розподільної трубки навколо з'єднувальної втулки і входить в інший розподільник. З'єднувальна втулка має половину поперечного перетину менше, ніж половина поперечного перетину з'єднувальної втулки, з якою вона з'єднана із зазором, що завершує пристрій. 70 Можливе удосконалення полягає у створенні пристрою, що має регулюючий клапан нагрівального або охолоджувального газу, який управляється комп'ютером в залежності від швидкостей, які досягаються машиною. В основній ситуації, у якій застосовується винахід, коли холодний газ обдуває корпус, особливо доцільно знизити витрату потоку газу під час запуску. Якщо подача газу занадто інтенсивна, коли машина ще не нагрілася, корпус нагрівається набагато повільніше, ніж ротор і його лопатки; 7/5 Кінчики лопаток можуть розширитися до такого ступеня, що вони будуть тертися о внутрішню поверхню корпусу.

Поверхня звичайно покрита шаром м'якого матеріалу, який стирається під впливом тертя, внаслідок чого виключається ушкодження лопаток ротора. Проте зазор, який створюється між лопатками ротора і шаром матеріалу, що стирається, збільшується, коли корпус нагрівається і розширюється; тому такої ситуації варто уникати.

Таким чином, задача досягається завдяки тому, що противоточна циркуляція в патрубках дозволяє подавати як газ, який був сильно нагрітий проходженням на значну відстань крізь патрубки, так і більш холодний газ, який пройшов меншу відстань в інших патрубках до будь-якої точки на корпусі, що дозволяє вирівнювати тепло, що прикладається до будь-якої частини корпусу. Винахід, який заявляється, забезпечує найбільш короткий шлях газу в патрубках. с

Далі винахід буде описано докладно з посиланням на креслення, що наводяться в якості прикладів, які не обмежують суті винаходу: і) - фіг. 1 є загальним виглядом пристрою, - фіг. 2 є поперечним перетином мереж патрубків, що зображує як вони виконуються і розташовуються, - фіг. З є плоским зображенням пристрою, що пояснює його роботу, «о зо - фіг. 4 показує, як з'єднуються розподільні вузли.

Завершений пристрій, як вказано на фіг. 1, має форму корони; та треба собі уявити, що він встановлюється с навколо циліндричного або конусоподібного корпусу, які можна зустріти у будь-яких галузях. Корона складається «- з трьох однакових мереж патрубків 1, кожна з яких проходить навколо однієї третьої окружності корпусу, створюючи, таким чином, фактично безперервну поверхню. Кожна з мереж патрубків 1 містить шість патрубків 2, ісе) які рівнобіжні один другому і проходять від однієї мережі до наступної. Кінці цих патрубків 2 вставлені в «Е розподільні вузли З, створюючи три прилягаючі пари розподільних вузлів З, розташованих на кінцях трьох мереж патрубків 1. Розподільні вузли З і патрубки 2 постачаються газом, що нагріває або охолоджує крізь мережу труб, що складається насамперед з однієї труби 4, яка розділяється на першу трубу 5, яка підходить до першої пари розподільних вузлів 3, вказаних у верхній частині фігури, і другу трубу 6, яка сама розділяється на дві «

Труби, одна з яких 7 проходить вздовж нижнього правого боку фігури і здійснює подачу на другу пару в с розподільних вузлів З, розташованих на цій ділянці. Друга труба не вказана на кресленні, але вона проходить за однією із мереж патрубків 1 і з'єднується з третьою парою розподільних вузлів 3, яка також не вказана, але ;» розташована за нижнім лівим боком фігури. Труби мають такі розміри, що три пари розподільних вузлів З одержують однакові кількості газу, що проходить, однакової температури. Довжина труб, по яким потрібно проходити газу, щоб дійти до кожної пари розподільних вузлів, скрізь однакова; одна труба 4 розділяється в їх з'єднанні двох мереж патрубків 1, а труба 6 розділяється в середині однієї з двох мереж патрубків 1. Труба 5 проходить навколо приблизно однієї третини окружності корпусу; труба 6, так само, як дві труби, на які вона

Ме, розділяється - приблизно однієї шостої окружності. - Фіг. 2 вказує, як мережі патрубків 1 складаються із гофрованого листового металу 8, розташованого і 5ор З'єднаного таким чином, що їх хвилястості 9 знаходяться навпроти і з'єднуються разом, створюючи патрубки 2. ю Гофровані металеві листи 8 включають плоскі загальні ділянки 10 між гофрами 9; ці плоскі ділянки знаходяться

Ф в контакті, коли гофровані металеві листи 8 монтуються і збираються клепкою або скріплюються іншими засобами. Патрубки 2 мають отвори 11, які звернені до корпусу 12 таким чином, що газ, який нагріває або охолоджує, обдуває його. Газ збирається в кільцевій камері 13, яка утворена корпусом 12 і мережами патрубків дв 1, але виходить крізь додаткові отвори 14, утворені в загальних ділянках 10. Вказано гаки 15 корпусу 12; ці гаки є круглими ребрами, до яких кріпляться сегменти кілець, які несуть нерухомі лопатки і поверхні 16,

Ф) вкриті шаром матеріалу, який стирається, що оточують рухливі лопатки 17 ротора. Тому що гаки 15 є ділянками ка корпусу 12, які безпосередньо визначають зазор на кінцах лопаток, доцільно, якщо кожен патрубок 2 і його отвір 11 крізь який здійснюється обдув, розташовані таким чином, що вони звернені убік одного з гаків. во Фіг. З вказує, як кожна труба, що розподіляє газ, входить в одну з прилягаючих пар розподільник вузлів 3, описаних вище. Вона також вказує, як їхній вміст спочатку заповнює зазначені розподільні вузли 3, перед тим, як половина проходить в інший розподільний вузол З крізь гільзу 17, яка їх з'єднує. Шість патрубків 2 мережі патрубків 1 по черзі з'єднані з одним із протилежних розподільних вузлів З, розташованих на кінцях мереж, так що газ тече в одному напрямку у трьох із патрубків 2 і в протилежному напрямку у трьох інших патрубках 2. Газ 65 нагрівається в патрубках 2 таким же чином, як і в попередньому пристрої, і виходить крізь отвори 11 при температурах, які збільшуються із збільшенням відстані від розподільних вузлів.

Розглянемо утворюючу лінію на поверхні корпусу 12; вона одержує газ із трьох патрубків 2, який пройшов відносно велику відстань і газ із трьох патрубків 2, який пройшов відносно коротку відстань, тобто газ, який був сильно нагрітий і газ, що був тільки злегка нагрітий, унаслідок чого переноситься кількість тепла, що, по буті, рівномірно; таким чином задача винаходу досягнута.

Тепер буде описане з'єднання між прилягаючими розподільними вузлами 3, на які здійснюється подача газу з однієї і тієї ж труби. Звертаючись знову до фіг. 1, видно, що інші поверхні розподільних вузлів З мають виступи 18, що продовжують їх, і труби подачі газу, такі як 5 і 7, закінчуються на однієї лінії із зазначеними виступами 18 і входять в один із них. Як видно з фіг. 4, кожен виступ 18 містить втулку 19, що /о частково обмежує його, при цьому втулки 19 встановлені так, що вони звернені одна до іншої і з'єднані однією із гільз 17. Два кінці гільзи 17 мають сферичні секції 20, які відкриті на кінцях 21 і здатні ковзати на внутрішній поверхні втулок 19. Мережі патрубків 1 і втулки 19 можуть тому переміщатися щодо один одного, не викликаючи більш одного обертання або ковзного руху гільзи 17 у втулках 19, а також ушкодження герметичності і з'єднання між розподільними вузлами 3. Зрозуміло, що гільза 17 повинна бути встановлена досить далеко у /5 втулках 19, щоб запобігти її вихід, навіть якщо мережі патрубків 1 роз'єднуються. Втулки 19 також мають поверхні упору 22 по обидва боки гільзи 17, що запобігає її переміщення тільки в одному напрямку. Поверхні упора 22 містять центральний отвір 23, який дає доступ газу в розподільні вузли 3. З'єднувальний патрубок 24 приварюється до одного з цих отворів 23, у той час як інший отвір залишається вільним. З'єднувальний патрубок 24 зварюється впритул із половиною поперечного перетину труби 5 подачі газу; це дозволяє половині газу текти

У протилежний розподільний вузол З (зліва на фігурі) крізь з'єднувальний патрубок 24, у той час як інша половина газу ударяється об втулку 19 і, таким чином, відправляється знову в патрубки 2 розподільники З справа. В остаточному удосконаленому варіанті потік газу може регулюватися повзучим клапаном 25, який управляється комп'ютером 26 у відповідності зі швидкостями машини, внаслідок чого регулюється потік повітря, подаваний на пристрій і, таким чином, ступінь розширення корпусу 12. Комп'ютер 26 може одержувати дані з сч г5 датчиків, які вимірюють рівень швидкостей, температури, тиску і так далі в машині; він грунтується на цих даних, використовуючи розроблені емпіричним шляхом таблиці або формули. Нарешті, цифрова позиція 27 є і) точкою на трубі 4, що подає, у якій газ може відбиратися (на проби). Це звичайно точка на вихлопній трубі для газу, із якої частина потоку відбирається за допомогою засобів, відомих у цій області.

Вказано три мережі патрубків 1, але можлива різна кількість мереж, що проходять по відповідних ділянках Ге зо окружності корпусу 12. Якщо є багато мереж, патрубки коротше; це обмежує відстань, яку проходить газ і, отже, ступінь нагрівання. Але особливості винаходу дають можливість перебороти наслідки такого нагрівання, так що с немає необхідності в додатковому "розщеплення" пристрою. «-

Винахід може застосовуватися особливо в турбінних машинах, де це більш необхідно в зв'язку з наявністю в них газів, що перевищують температури газів в інших областях. ісе)

Claims (2)

1. Формула винаходу Пристрій охолодження або нагрівання для круглого корпусу (12), який містить мережі (1) патрубків (2), ЩО « 0 оточують ділянки окружності корпусу, і який містить розподільники (3) вхідного газу, з'єднані з патрубками з с (2), і отвори (11) для виходу газу в патрубках, спрямовані на корпус, і мережу (4, 5, 6) для розподілу газу в розподільниках, у якій мережі (1) патрубків розташовані між двома розподільниками (3), причому кожен із :з» зазначених двох розподільників з'єднаний із відповідною групою патрубків зазначеної мережі, і мережа для розподілу газу містить труби (5, 6), кожна з яких здійснює подачу в пару розподільників, який відрізняється тим, що пари розподільників виконані з можливістю примикання і з'єднання з різними мережами патрубків і з'єднані їз між собою за допомогою гільзи (17), яка має форму частини відкритої сфери з двох кінців (20), що виконані з можливістю ковзання у втулках (19), для розмежування розподільників, причому втулки містять кінцеві упори (22) (22), що обмежують переміщення гільзи (17), і тим, що труби (5, 6), для здійснення подачі в пару - розподільників (3), приварені зварюванням впритул до труби (24), що займає половину їхнього поперечного перерізу і яка веде щонайменше в одну із втулок (19), проходячи крізь поверхню упору (22) втулки (19). їмо)
2. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що кожна мережа патрубків складена із двох гофрованих Ф металевих листів (8), скріплених плоскими спільними ділянками (10) між гофрами (9), причому патрубки, утворені гофрами (9) і спільними ділянками (10), мають отвори (14), для виходу газу.

   З. Пристрій за п.1, який відрізняється тим, що має три мережі патрубків (1).

   4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що мережа (4, 5, 6) для розподілу газу містить повзучий клапан о (25), керований комп'ютером (26). іме) 60 б5