WO2013184042A2 - Multistage turbomachine (variants) - Google Patents
Multistage turbomachine (variants) Download PDFInfo
- Publication number
- WO2013184042A2 WO2013184042A2 PCT/RU2013/000479 RU2013000479W WO2013184042A2 WO 2013184042 A2 WO2013184042 A2 WO 2013184042A2 RU 2013000479 W RU2013000479 W RU 2013000479W WO 2013184042 A2 WO2013184042 A2 WO 2013184042A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- impeller
- inter
- stage
- distributor
- gas distribution
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 110
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 15
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 8
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 5
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 206010061224 Limb discomfort Diseases 0.000 description 1
- 102000010410 Nogo Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010077641 Nogo Proteins Proteins 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
- F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
- F01D1/04—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially axially
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
- F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
- F01D1/12—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines with repeated action on same blade ring
Definitions
- Multistage turbomachine (options)
- the invention relates to mechanical engineering and can be used in compressors, turbocompressors, gas and steam turbines, vacuum pumps, engines for various purposes, in turbine expanders, in refrigeration machines and in heat pumps ..
- turbocharger which structurally can be made radial and axial.
- the pressure of the working fluid increases as a result of the transfer of energy to the flow when flowing around the blades of the impeller.
- Turbochargers are single-stage and multi-stage. "Refrigerating machines” Moscow. Food industry. 1973 p. 193.
- the disadvantage of this design is the insufficiently high discharge pressure and insufficiently low vacuum pressure created by one impeller of the compressor.
- Radial and axial gas and steam turbines are also known in which the potential energy of heated and compressed gas or steam, when it expands in a scapular apparatus, is converted into kinetic energy, and then into mechanical work on a rotating shaft.
- Heat engineering Moscow.
- Engineing 1986, p. 179
- the technical result achieved in this invention is to simplify the design of a multi-stage compressor, reduce the dimensions in the axial direction and increase the efficiency, especially of small-sized, gas and steam turbines.
- a multi-stage turbomachine, with protection control control systems, etc. containing a vented or sealed housing, inside of which an impeller with a blade impeller is installed on the shaft, in which, depending on its configurations are formed by radial, or axial, or radial-axial, or axial - radial interscapular channels, characterized in that, on the side of the inlet openings of the interscapular channels, the impeller adjoins the distributor with a gap Yeh-lii, containing windows and configured to periodically align the inlet openings of the interscapular channels of the impeller, when it is rotated, through the windows in the distributor, first with the inlet pipe, and then, when it is rotated, with at least one connecting pipe for supplying the working fluid, the impeller blades can have different configuration e.g.
- the interscapular channels are made, for example, with a cross-section in the form of a diffuser, from the side of the outlet openings of the interscapular channels, the impeller, depending on the configuration of the impeller and the direction of movement of the working fluid, for example in axial or in the radial direction, adjoin with a gap to the end, or to a cylindrical, or to a cone-shaped gas distribution device that contains windows with ozhnostyu their periodic alignment with the outlets
- the windows in the gas distribution apparatus and in the distributor are made in such a way that they form at least two stages of the working fluid pressure, for example, so that a certain number of interscapular channels of the impeller are connected from the inlet openings by the distributor, with the inlet pipe, from the side of the outlet openings go out the window in the gas distribution apparatus, forming the first stage of pressure injection and containing an example is a diffuser and an exhaust pipe, connected, for example, by a connecting pipe, to another window in the distributor that extends to a certain number of interscapular channels of the impeller from the side of the inlet openings, while the outlet openings of these channels of the impeller exit to the window in the gas distribution device,
- the gas distribution apparatus at different stages of pressure decreases as the discharge pressure increases and the volume of the working fluid decreases
- the last stage of pressure injection contains, for example, a diffuser and an outlet pipe connected to discharge pipe and consumer, or with any additional compressor, for example, in the form of another multistage turbomachine.
- a multi-stage turbomachine characterized in that on the side of the outlet openings of the interscapular channels, the surface of the gas distribution apparatus located between the windows is made with the possibility of periodic overlapping completely, or partially, of at least one interscapular channel, when the impeller rotates, and from the inlet side interscapular channels, the surface of the distributor located between the windows, is made with the possibility of periodic overlap in whole or in part, at least one many
- the interscapular channel of the impeller when it is rotating, for example, at the time of closing the outlet of the same channel with a gas distribution apparatus.
- a multi-stage turbomachine characterized in that between the last and first stages of pressure injection, an additional stage of release of the compressed working fluid is made, for example, in such a way that in the additional stage of release the window in the gas distribution apparatus is temporarily connected to the outlet of at least one the impeller channel, while the inlet of this channel is blocked by the distributor, then, when the impeller rotates, the outlet of this channel can be for a certain time, p overlap of the gas distribution apparatus and is open from the inlet side of the window in the distributor which is connected with the inlet pipeline, then, during the rotation of the impeller, the impeller channel is combined with the window in the gas distribution apparatus and a window in the dispenser in a first stage pumping the working fluid.
- a multi-stage turbomachine characterized in that the last stage of pressure injection is made in such a way that the outlet pipe is made in the form of an active ejector nozzle, the outlet of which is connected, for example, to a consumer of a compressed working fluid, and the ejector inlet is connected to an additional exhaust stage of the working fluid while inlet side
- a multistage turbomachine characterized in that the distributor, the impeller blades, the gas distribution apparatus and other elements of the multistage turbomachine form both a turbine and a compressor in one turbomachine, and are made in such a way that part of the interscapular channels the same impellers are located in one or several stages of expansion of the working fluid in the turbine, while the other part of the interscapular channels in the same impeller are located in one or more stages of the working fluid injection in the compressor.
- a multi-stage turbomachine characterized in that the distributor, or at least part of it, is made in the form of an input guide apparatus, for example, with the possibility of adjusting the cross-section of the distributor windows, and in the distributor windows, for example, guide vanes, for example rotary ones, are made.
- a multi-stage turbomachine characterized in that
- the gas distribution apparatus, the impeller blades and the distributor are designed in such a way that when the interscapular channel moves from the high pressure stage to the lower pressure stage, the outlet opening of the impeller interscapular channel begins to open first, while the inlet of this interscapular channel is blocked by the distributor for a longer period of time.
- a multi-stage turbomachine characterized in that
- connecting pipes contain heat exchangers for heat dissipation.
- a multi-stage turbomachine characterized in that
- the interscapular channels of one impeller and the windows in the gas distribution apparatus and distributor form, for example, two or more symmetrically executed identical compression stages of the working fluid.
- a multi-stage turbomachine characterized in that in the housing, on one shaft, either coaxially or on different shafts with a common or separate drive, for example, two impellers or more, for example
- the multi-stage turbomachine is characterized in that the casing is sealed, the inlet pipe is connected, for example, to an evaporation tank containing a heat exchanger for supplying heat, and the exhaust pipe is connected, for example, to a condenser containing a heat exchanger for heat removal, while the condenser and the evaporation tank are connected by a pipeline containing throttle valve.
- a multi-stage turbomachine characterized in that the impeller the impeller is made closed and contains blades made between two surfaces and forming interscapular channels with inlet and outlet openings
- a multi-stage turbomachine characterized in that the holes in the interscapular channels of the impeller are alternately inlet and outlet, to the impeller on both sides, on the side of the openings in the interscapular channels, the gas distribution apparatus and distributor are adjacent with a gap at the same time, for example, such that the first stage of the injection of the working fluid, the inlet pipe is connected to the window in the distributor, which opens to the holes in the channels of the impeller, which, on the other hand, go to the window
- a gas distribution device for example, containing a blade diffuser and connected, for example, by a connecting pipe with a window, made on the same side of the distributor impeller in the second pressure stage, while in this stage, on the other side of the impeller, the channel openings go to the window in the gas distribution device for example, containing a blade diffuser and connected.
- a connecting pipe with a window made on the same side of the distributor impeller in the second pressure stage, while in this stage, on the other side of the impeller, the channel openings go to the window in the gas distribution device for example, containing a blade diffuser and connected.
- an exhaust pipe and beyond for example with a consumer of a compressed working fluid
- connecting nogo conduit is in gas distribution box connected to the window unit in the distributor located to the same side of the impeller, and exiting at the next pressurisation step.
- a multi-stage turbomachine, with protection control control systems, etc. containing a ventilated or sealed housing, inside of which at least one impeller with a blade impeller is installed on the shaft, in which, depending on its configuration radial, or axial, or radial-axial, or axle, radial interscapular channels are formed, characterized in that, on the side of the outlet openings of the interscapular channels of the impeller, a distributor is installed with a gap, made with
- the impellers are made, for example, rectilinear or curvilinear, for example trough-shaped, for example, opposite and bent to the side the impeller rotates and form interscapular channels with a cross-section, for example, confuser-diffuser, direct or confuser, from the side of the inlet openings of the interscapular channels, the impeller, adjoining with a gap, depending on the configuration of the impeller and the direction of movement of the working fluid, for example, in the axial or radial direction to the end, or to a cylindrical, or to a cone-shaped gas distribution apparatus containing windows, with the possibility
- the windows in the gas distribution apparatus are made in such a way that they are a nozzle apparatus, for example, in the form of a number of blades installed in the windows forming nozzles, for example, confuser, or confuser-diffuser and the impeller, gas distributor and distributor directed to the impeller blades, in the direction of its rotation, form expansion stages of the working fluid in such a way that a certain ETS
- the second stage of expansion of the working fluid for example, connected by means of a connecting pipe, gas distribution apparatus and nozzle apparatus to the next, for example, the third stage of expansion of the working fluid, while the last expansion stage of the working fluid contains an exhaust pipe connected, for example, to atmosphere, with another expansion machine, or with a jet engine nozzle, and the number and, for example, the volume of interscapular channels, connected at the same time with certain windows in the distributor and in the gas distribution apparatus, at different stages of expansion of the working fluid, increases as the pressure and temperature of the working fluid drop at different stages of expansion.
- a multi-stage turbomachine characterized in that the connecting pipelines contain heat exchangers for supplying heat.
- a multistage turbomachine according to claim 14 characterized in that the interscapular channels of one impeller and the window in the gas distribution apparatus and the distributor form, for example, two or more symmetrically made
- a multi-stage turbomachine characterized in that the impeller of the impeller is closed type and contains blades made between two surfaces and forming interscapular channels with inlet and outlet openings
- a multi-stage turbomachine characterized in that it contains at least two impellers located in one housing, the impellers are mounted on one or on separate shafts, for example coaxially and made, for example, in such a way that in front of the inlets of the interscapular channels of the first impeller a gas distribution device is made, in the windows of which are made, for example, blade nozzle devices, outlet openings of the interscapular channels of the first wheel, exit to the intermediate blade nozzle device installed in the housing with a gap to the inlet openings of the interscapular channels of the second wheel, the outlet openings of which exit to the distributor, in the windows of which at least one connecting pipe is made, connected to a window in the gas distribution apparatus of the first wheel, and an exhaust pipe connected, for example, to a jet nozzle engine with atmosphere or with another expansion machine, with the first stage
- the expansion of the working fluid is made in the gas distribution apparatus and in the part of the interscapular channels of the first impeller
- the second expansion stage is made in the intermediate nozzle apparatus and in the part of the interscapular channels of the second impeller, respectively
- the third expansion stage is made in the gas distribution apparatus and in the part of the interscapular channels of the first wheel
- the fourth expansion stage is made in the intermediate nozzle apparatus and in the part of the interscapular channels of the second impeller of the turbomachine.
- a multi-stage turbomachine characterized in that it contains at least two impellers located in one housing, the impellers are mounted on separate shafts, for example coaxially, with the possibility of rotation in opposite directions, and are made, for example, in such a way that before
- the inlet openings of the interscapular channels of the first impeller are equipped with a gas distribution apparatus, in the windows of which are made, for example, scapular nozzle apparatuses, the outlet openings of the interscapular channels of the first wheel exit with a gap to the inlets of the interscapular channels of the second wheel, the outlet openings of which exit to the distributor, in the windows of which at least one connecting pipe is connected, connected to the window in
- the gas distribution apparatus of the first wheel, and the exhaust pipe connected, for example, with a jet engine nozzle, to the atmosphere, or to another expansion machine, while the first stage of expansion of the working fluid is made
- the second expansion stage is made in the part of the interscapular channels of the second impeller, respectively, the third expansion stage is made in
- a multistage turbomachine characterized in that at least two multistage turbomachines in separate housings, interconnected, for example by connecting pipelines in series or inconsistently, for example, so that the first stage of expansion of the working fluid is made in one wheel, in one turbomachine, and the second expansion stage is made in one wheel, in another turbomachine, respectively, for example, the third expansion stage is made, for example, in the wheel of the first turbomachine, for example, tvortaya expansion step is executed in the second turbomachine wheel, both wheels or both turbomachine performed on a single shaft or on separate shafts, e.g. coaxially.
- a multi-stage turbomachine characterized in that the nozzle of the nozzle apparatus is configured to change its cross section, for example, rotary, for example, with the possibility of changing the direction of supply to the blades of the working fluid and, accordingly, changing the direction of rotation of the impeller impeller.
- a multi-stage turbomachine characterized in that
- the distributor, the impeller blades, the gas distribution apparatus and other elements of a multi-stage turbomachine form both a turbine and a compressor in one turbomachine, and are made in such a way that part of the interscapular channels of the same impeller are located in one or several stages of expansion of the working fluid in the turbine , while the other part of the interscapular canals in the same the impellers are located in one or several stages of pumping the working fluid in the compressor.
- a multi-stage turbomachine characterized in that it is made in the form of a centrifugal turbine, with the distributor, impeller blades and
- the gas distribution apparatus, nozzle apparatus and other elements of the multi-stage turbomachine are made in such a way that the impeller is made radial, the inlet openings of the interscapular channels and the adjacent nozzle apparatus are made on the shaft side, and the outlet openings of the interscapular channels, distributor and exhaust pipes are made from the outside impeller radius.
- a multi-stage turbomachine characterized in that on the side of the inlet openings of the interscapular channels, the surface of the gas distribution apparatus adjacent to the impeller and located between the windows is made with the possibility of periodically overlapping completely or partially at least one interscapular channel during rotation of the impeller, and from the side of the outlet openings, the surface of the distributor made between the windows is made with the possibility of periodic overlapping completely, or partially as inimum one interblade channel of the impeller, for example at the time of the overlap with the inlet side gas distribution apparatus.
- a multi-stage turbomachine characterized in that the holes in the interscapular channels of the impeller are alternately inlet and outlet, to the impeller on both sides, on the side of the openings in the interscapular channels, the gas distribution apparatus and distributor are adjoined with a gap at the same time, so that, for example, in turbines , in the first stage of expansion, the window in
- the gas distribution apparatus by means of nozzles is combined with holes in the interscapular channels extending from the other side to the window in the distributor connected, for example, by a connecting pipe to the window
- the interscapular channels of the impeller exit to the window in the distributor connected to the exhaust pipe, or, for example, the window into the distributor by means of, for example, a connecting pipe, is connected to a window made on the same side of the impeller gas distribution apparatus, exiting, through nozzles to the interscapular channels of the impeller in the third stage of expansion of the working fluid, and on the other hand, these channels of the impeller exit to the distributor connected to the exhaust pipe, or with the next stage of expansion of the working fluid.
- FIG. 1 Multistage turbomachine as a centrifugal compressor. Front view, cut.
- FIG. 2 Multistage turbomachine as a radial, centripetal turbine. Front view, cut.
- FIG. 3 Multistage turbomachine as a two-wing four-stage axial turbine, detailed scheme, section view.
- FIG. 4 Multistage turbomachine as a turbine and compressor combined in one unit. Front view, cut.
- FIG. 5 Multistage radial-axial turbomachine. Fragment of the compressor impeller.
- FIG. 6 Multistage turbomachine, radial axial, Fragment of a turbine impeller.
- FIG. 7 Multistage turbomachine in the form of an axial turbine with a two-way inlet and outlet of the working fluid. Detailed diagram, section.
- the multi-stage turbomachine contains a housing 1, in which, with the possibility of rotation, an impeller 2 is installed with an impeller 3 formed by blades 4, forming interscapular channels 5, containing inlet openings 6 and outlet openings 7 to which a distributor 8 is connected with a gap, containing windows 9 connected, depending on the purpose of the turbomachine, at least with the inlet pipe 10 in the compressors and with the outlet pipe 1 1 in the turbines, on the other hand the impeller 3 is adjacent to the gas distribution device 12 in Hur formed window 13 in which the nozzles are made, for example set the nozzle blade 14 and also connected, depending on the application turbomachines the inlet pipe 15 in the turbine and the exhaust pipe 16- in the compressor, the gas distribution device 12 and the distributor 8 are interconnected by at least one connecting pipe 17, the compressor may include a diffuser 18 and an additional exhaust pipe 19, made in an additional exhaust stage of the working fluid, and the turbine may contain an intermediate nozzle, for example a blade apparatus 20, the radial turbomachine may contain a spiral chamber 21, pressure
- Multistage turbomachinery works as follows.
- an additional stage of expansion of the working fluid can be performed in the gas distribution device 12, connected to an additional exhaust pipe 19 through which the working fluid leaves a turbomachine, or enters an ejector (not shown in the drawings) formed in the exhaust pipe 16 of the previous high-pressure compression stage 2, where the working pressure of the body aligned and compressed working fluid is supplied to the consumer.
- the connecting piping 17 may contain heat exchangers (not shown in the drawings) for intermediate cooling of the working fluid in order to reduce the load on the impeller 2 and, for example, to operate the compressor in refrigeration units.
- the connecting piping 17 may include throttle valves, (not shown in the drawings)
- the nozzle apparatus 14 formed by the blades also serves to optimally direct the gas flow to the blades of the turbine wheel and to convert the gas energy into kinetic energy.
- To regulate the flow of the nozzle apparatus 14 can be performed with revolving blades. This will allow you to change the angle of entry of the flow of the working fluid on the blades 4 of the turbine wheel 2 and its power and, for example, the direction of rotation. Acting on, for example, curved blades 4 of the turbine wheel 2, the flow of the working fluid flows around them, and due to a change in the direction of movement and, for example, the jet reactive energy, creates a torque, causing the turbine wheel 2 to rotate.
- the working fluid through the inlet pipe 15 through the windows 13 made in the gas distribution device 12 enters the interscapular channels 5 of the impeller 3 exiting into the window 9 in the distributor, forming the first stage 22 of the expansion of the working fluid, then, through the connecting pipe 17, the working fluid enters through windows 13 in the gas distribution device 12 into the channels 4 of the impeller 3 facing the window 9 in the distributor 8, forming the second stage 23 of the expansion of the working fluid which can flow further, for example, in Strongly stage expansion of the working body 24 or through the discharge nozzle 1 1 job leaves the body of the turbomachine.
- the flow of the working fluid moves in the axial direction.
- the working fluid passes through the inlet pipe 15 through windows 13 made in the gas distribution apparatus 12 into the interscapular channels 5 of the impeller 3 of the first impeller 2, forcing it to rotate in the first stage expansion 22, then through the outlet 7 of the interscapular channels 5 of the first wheels2, the working fluid enters the intermediate blade nozzle apparatus20 installed in the housing 1 and then enters the inlets 6 of the interscapular channels 4 of the second wheel2, forcing it to rotate in the second expansion stage 23, then the working fluid enters the distributor 6, in the window 9 of which at least one connecting piping ⁇ connected to window 15 in
- the working fluid enters the interscapular channels 5 of the impeller 3 of the first impeller 2 causing it to rotate in the third expansion stage 24, then through the outlet openings 7 of the interscapular channels 5 of the first wheel 2, the working fluid enters the intermediate blade nozzle apparatus 20 installed in the housing 1 and further enters the inlet openings 6 of the interscapular channels 4 of the second wheel 2, forcing it to rotate in the fourth expansion stage 25, then the working fluid goes to a distributor 6, in the window 9 of which is made, and an exhaust pipe connected, for example, with a jet engine nozzle (not shown in the drawings) with the atmosphere or with another expansion machine.
- a jet engine nozzle not shown in the drawings
- the turbomachine can operate simultaneously as a turbine and a compressor (Fig. 4), while the working fluid through the inlet pipe 15 in the gas distribution apparatus 12 enters through the nozzles 14 into the interscapular channels 5 of the impeller 3 of the impeller 2, forcing it to rotate, then the working fluid enters the window 9 in the distributor 8 from where it enters the connecting pipe 17 and into the second stage 22 of the expansion of the working fluid, or through the window 8 it enters the outlet pipe 1 1 and leaves the turbomachine through it.
- the working fluid through the inlet pipe 10 and the window 9 in the distributor 8 enters the interscapular channels 5 of the impeller 3, in the first stage 22 of the compression of the working fluid, and through the window 13 in
- the input of the working fluid into the interscapular ropes of the impeller can be carried out alternately on both sides of the impeller in different stages of expansion or contraction of the working fluid (Fig. 7)
- the connecting piping 17 may contain heat exchangers (not shown in the drawings) for the intermediate heating of the working fluid between the pressure steps for increased turbine operation, for example, in closed-loop systems of the working fluid, for example, steam turbines.
- the inlet pipe can be connected to a heat exchanger via a heat supply, for example in the form of an evaporation tank, and the outlet pipe is connected to
- heat exchanger for heat removal for example in the form of a condenser, for operation
- turbomachines in steam compression refrigeration machines or in steam turbine power plants.
- the application of this invention will allow the creation of efficient automobile, aircraft engines and power units, with high efficiency, reliable and compact, with high specific power. Also, the use of this invention will allow you to create efficient vacuum pumps and various compressors, including for use in refrigeration.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
The multistage turbomachine with control, monitoring and protection systems, etc., which comprises a ventilated or air-tight housing, within which a working wheel with a bladed impeller is installed on a shaft, is characterized in that at the input opening end of the inter-blade channels the impeller is adjacent to a distributor, with a gap therebetween, said distributor containing apertures and being capable of periodically aligning the input openings of the inter-blade channels of the impeller during the rotation thereof with an input pipeline and with at least one connecting pipeline for the supply of a working medium, and at the output opening end of the inter-blade channels the impeller is adjacent to a gas distribution apparatus, with a gap therebetween, said gas distribution apparatus containing apertures and being capable of periodically aligning said apertures with the output openings of the inter-blade channels of the impeller during the rotation thereof, the apertures of the gas distribution apparatus being designed so as to form stages of discharge pressure in the working medium, for instance in such a way that a certain number of inter-blade channels of the impeller, on the side of
Description
Многоступенчатая турбомашина (варианты) Multistage turbomachine (options)
Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в компрессорах , в турбокомпрессорах , в газовых и паровых турбинах , в вакуумных насосах , в двигателях различного назначения, в турбодетандерах, в холодильных машинах и в тепловых насосах.. The invention relates to mechanical engineering and can be used in compressors, turbocompressors, gas and steam turbines, vacuum pumps, engines for various purposes, in turbine expanders, in refrigeration machines and in heat pumps ..
Известен турбокомпрессор , который конструктивно может изготавливаться радиальным и осевым . В турбокомпрессорах давление рабочего тела увеличивается в результате передачи энергии потоку при обтекании лопаток рабочего колеса. Known turbocharger, which structurally can be made radial and axial. In turbochargers, the pressure of the working fluid increases as a result of the transfer of energy to the flow when flowing around the blades of the impeller.
Турбокомпрессоры бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми. «Холодильные машины» Москва. Пищевая промышленность. 1973 г. стр. 193. Turbochargers are single-stage and multi-stage. "Refrigerating machines" Moscow. Food industry. 1973 p. 193.
Недостатком подобной конструкции является недостаточно высокое давление нагнетания и недостаточно низкое давление разрежения , создаваемые одним рабочим колесом компрессора. The disadvantage of this design is the insufficiently high discharge pressure and insufficiently low vacuum pressure created by one impeller of the compressor.
Известны также радиальная и осевая газовая и паровая турбины в которых потенциальная энергия нагретого и сжатого газа или пара , при его расширении в лопаточном аппарате превращается в кинетическую энергию, а затем в механическую работу на вращающемся валу. «Теплотехника» Москва. «Машиностроение» 1986 г. стр.179 Radial and axial gas and steam turbines are also known in which the potential energy of heated and compressed gas or steam, when it expands in a scapular apparatus, is converted into kinetic energy, and then into mechanical work on a rotating shaft. "Heat engineering" Moscow. "Engineering" 1986, p. 179
Недостатком подобной конструкции является недостаточно высокий КПД, особенно в небольших агрегатах. The disadvantage of this design is the lack of high efficiency, especially in small units.
Техническим результатом, достигаемым в данном изобретении, является упрощение конструкции многоступенчатого компрессора , уменьшение габаритов в осевом направлении и повышение КПД , в первую очередь малогабаритных, газовых и паровых турбин. The technical result achieved in this invention is to simplify the design of a multi-stage compressor, reduce the dimensions in the axial direction and increase the efficiency, especially of small-sized, gas and steam turbines.
Указанный технический результат достигается тем, что по первому варианту , многоступенчатая турбомашина , с системами управления контроля защиты , и.т.п., содержащая вентилируемый либо герметичный корпус, внутри которого на валу установлено рабочее колесо с лопаточной крыльчаткой , в которой, в зависимости от её конфигурации образованы радиальные, или осевые , или радиально-осевые или осе - радиальные межлопаточные каналы , отличается тем, что ,со стороны впускных отверстий межлопаточных каналов крыльчатка примыкает с зазором к распределителю ,
содержащему окна и выполненному с возможностью периодического совмещения впускных отверстий межлопаточных каналов крыльчатки , при её вращении , посредством окон в распределителе, вначале с впускным трубопроводом , а затем, при её вращении ,с как минимум одним соединительным трубопроводом подачи рабочего тела , лопатки крыльчатки могут иметь различную конфигурацию, например The specified technical result is achieved in that, according to the first embodiment, a multi-stage turbomachine, with protection control control systems, etc., containing a vented or sealed housing, inside of which an impeller with a blade impeller is installed on the shaft, in which, depending on its configurations are formed by radial, or axial, or radial-axial, or axial - radial interscapular channels, characterized in that, on the side of the inlet openings of the interscapular channels, the impeller adjoins the distributor with a gap Yeh-lii, containing windows and configured to periodically align the inlet openings of the interscapular channels of the impeller, when it is rotated, through the windows in the distributor, first with the inlet pipe, and then, when it is rotated, with at least one connecting pipe for supplying the working fluid, the impeller blades can have different configuration e.g.
выполнены прямолинейными или криволинейными , например радиальными и загнутыми в сторону противоположную вращению крыльчатки , межлопаточные каналы выполнены , например с сечением в виде диффузора , со стороны выпускных отверстий межлопаточных каналов , крыльчатка , в зависимости от конфигурации рабочего колеса и направления движения рабочего тела, например в осевом или в радиальном направлении , примыкают с зазором к торцовому , или к цилиндрическому, либо к конусообразному газораспределительному аппарату , который содержит окна, с возможностью периодического их совмещения с выпускными отверстиями made straight or curved, for example radial and bent to the side opposite to the rotation of the impeller, the interscapular channels are made, for example, with a cross-section in the form of a diffuser, from the side of the outlet openings of the interscapular channels, the impeller, depending on the configuration of the impeller and the direction of movement of the working fluid, for example in axial or in the radial direction, adjoin with a gap to the end, or to a cylindrical, or to a cone-shaped gas distribution device that contains windows with ozhnostyu their periodic alignment with the outlets
межлопаточных каналов крыльчатки, при её вращении , окна в газораспределительном аппарате и в распределителе выполнены таким образом , что образуют, по крайней мере две ступени давления нагнетания рабочего тела , например таким образом , что определённое количество межлопаточных каналов крыльчатки, со стороны впускных отверстий соединенных , посредством распределителя, с впускным трубопроводом, со стороны выпускных отверстий выходят в окно в газораспределительном аппарате , образующее первую ступень нагнетания давления и содержащее например диффузор и выпускной патрубок , соединённый, например соединительным трубопроводом, с другим окном в распределителе , выходящим к определённому количеству межлопаточных каналов крыльчатки со стороны впускных отверстий , при этом выпускные отверстия этих каналов крыльчатки выходят в окно в газораспределительном аппарате , of the impeller channels of the impeller, during its rotation, the windows in the gas distribution apparatus and in the distributor are made in such a way that they form at least two stages of the working fluid pressure, for example, so that a certain number of interscapular channels of the impeller are connected from the inlet openings by the distributor, with the inlet pipe, from the side of the outlet openings go out the window in the gas distribution apparatus, forming the first stage of pressure injection and containing an example is a diffuser and an exhaust pipe, connected, for example, by a connecting pipe, to another window in the distributor that extends to a certain number of interscapular channels of the impeller from the side of the inlet openings, while the outlet openings of these channels of the impeller exit to the window in the gas distribution device,
образующее вторую ступень нагнетания давления и содержащее , например диффузор и выпускной патрубок, например соединённый соединительным трубопроводом, посредством распределителя, с очередной , например с третьей ступенью давления нагнетания рабочего тела, , при этом количество межлопаточных каналов, forming a second stage of pressure injection and containing, for example, a diffuser and an outlet pipe, for example connected by a connecting pipe, by means of a distributor, with another, for example, with a third stage of pressure of the working fluid injection, the number of interscapular channels,
одновременно соединенных с окнами в распределителе и с окнами в simultaneously connected to the windows in the distributor and to the windows in
газораспределительном аппарате в разных ступенях давления уменьшается по мере роста давления нагнетания и уменьшения объёма рабочего тела, последняя ступень нагнетания давления содержит например диффузор и выпускной патрубок, соединённый с
нагнетательным трубопроводом и потребителем , либо с каким- либо дополнительным компрессором , например в виде другой многоступенчатой турбомашииы. the gas distribution apparatus at different stages of pressure decreases as the discharge pressure increases and the volume of the working fluid decreases, the last stage of pressure injection contains, for example, a diffuser and an outlet pipe connected to discharge pipe and consumer, or with any additional compressor, for example, in the form of another multistage turbomachine.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что со стороны выпускных отверстий межлопаточных каналов , поверхность газораспределительного аппарата, расположенная между окнами, выполнена с возможностью периодического перекрытия полностью, либо частично, как минимум одного межлопаточного канала, при вращении крыльчатки , а со стороны впускных отверстий межлопаточных каналов, поверхность распределителя, расположенная между окнами, выполнена с возможностью периодического перекрытия полностью, либо частично, как минимум одного In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that on the side of the outlet openings of the interscapular channels, the surface of the gas distribution apparatus located between the windows is made with the possibility of periodic overlapping completely, or partially, of at least one interscapular channel, when the impeller rotates, and from the inlet side interscapular channels, the surface of the distributor located between the windows, is made with the possibility of periodic overlap in whole or in part, at least one many
межлопаточного канала крыльчатки, при её вращении, например в момент перекрытия выпускного отверстия этого же канала газораспределительным аппаратом. the interscapular channel of the impeller, when it is rotating, for example, at the time of closing the outlet of the same channel with a gas distribution apparatus.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что между последней и первой ступенями нагнетания давления выполнена дополнительная ступень выпуска сжатого рабочего тела, например таким образом, что в дополнительной ступени выпуска окно в газораспределительном аппарате на какое-то время соединено с выпускным отверстием как минимум одного канала крыльчатки, при этом впускное отверстие этого канала перекрыто распределителем, затем, при вращении крыльчатки , выпускное отверстие этого канала, может быть на определённое время, перекрыто газораспределительным аппаратом и открыто со стороны впускного отверстия в окно в распределителе, которое соединено с впускным трубопроводом, затем, при вращении крыльчатки, этот канал крыльчатки совмещён с окном в газораспределительном аппарате и с окном в распределителе в первой ступени нагнетания рабочего тела . In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that between the last and first stages of pressure injection, an additional stage of release of the compressed working fluid is made, for example, in such a way that in the additional stage of release the window in the gas distribution apparatus is temporarily connected to the outlet of at least one the impeller channel, while the inlet of this channel is blocked by the distributor, then, when the impeller rotates, the outlet of this channel can be for a certain time, p overlap of the gas distribution apparatus and is open from the inlet side of the window in the distributor which is connected with the inlet pipeline, then, during the rotation of the impeller, the impeller channel is combined with the window in the gas distribution apparatus and a window in the dispenser in a first stage pumping the working fluid.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что последняя ступень нагнетания давления выполнена таким образом, что выпускной патрубок выполнен в виде сопла активного потока эжектора ,выход которого соединён , например с потребителем сжатого рабочего тела, а вход эжектора соединён с дополнительной ступенью выпуска рабочего тела , при этом со стороны впускных отверстий In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that the last stage of pressure injection is made in such a way that the outlet pipe is made in the form of an active ejector nozzle, the outlet of which is connected, for example, to a consumer of a compressed working fluid, and the ejector inlet is connected to an additional exhaust stage of the working fluid while inlet side
межлопаточные каналы крыльчатки, находящиеся в дополнительной ступени выпуска рабочего тела перекрыты распределителем. the interscapular channels of the impeller, which are in the additional stage of the release of the working fluid are blocked by the distributor.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что распределитель , лопатки крыльчатки, газораспределительный аппарат и другие элементы многоступенчатой турбомашины , образуют в одной турбомашине одновременно и турбину, и компрессор, и выполнены таким образом, что часть межлопаточных каналов
одной и той же крыльчатки находятся в одной или в нескольких ступенях расширения рабочего тела в турбине , при этом другая часть межлопаточных каналов в этой же крыльчатке располагаются в одной или в нескольких ступенях нагнетания рабочего тела в компрессоре. In addition, a multistage turbomachine, characterized in that the distributor, the impeller blades, the gas distribution apparatus and other elements of the multistage turbomachine form both a turbine and a compressor in one turbomachine, and are made in such a way that part of the interscapular channels the same impellers are located in one or several stages of expansion of the working fluid in the turbine, while the other part of the interscapular channels in the same impeller are located in one or more stages of the working fluid injection in the compressor.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что распределитель или по крайней мере его часть, выполнен в виде входного направляющего аппарата, например с возможностью регулирования сечения окон распределителя, а в окнах распределителя, например выполнены направляющие лопатки , например поворотные. In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that the distributor, or at least part of it, is made in the form of an input guide apparatus, for example, with the possibility of adjusting the cross-section of the distributor windows, and in the distributor windows, for example, guide vanes, for example rotary ones, are made.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that
газораспределительный аппарат, лопатки крыльчатки и распределитель выполнены таким образом , что в момент перехода межлопаточного канала из ступени высокого давления в ступень более низкого давления первым начинает открываться выпускное отверстие межлопаточного канала крыльчатки , при этом впускное отверстие этого межлопаточного канала на больший период времени перекрыто распределителем. the gas distribution apparatus, the impeller blades and the distributor are designed in such a way that when the interscapular channel moves from the high pressure stage to the lower pressure stage, the outlet opening of the impeller interscapular channel begins to open first, while the inlet of this interscapular channel is blocked by the distributor for a longer period of time.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that
соединительные трубопроводы содержат теплообменники отвода тепла. connecting pipes contain heat exchangers for heat dissipation.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that
межлопаточные каналы одного рабочего колеса и окна в газораспределительном аппарате и распределителе образуют, например две или более симметрично выполненные одинаковые ступени сжатия рабочего тела. the interscapular channels of one impeller and the windows in the gas distribution apparatus and distributor form, for example, two or more symmetrically executed identical compression stages of the working fluid.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что в корпусе , на одном валу, либо соосно , либо на различных валах с общим либо с раздельными приводами выполнены , например две крыльчатки или более, например In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that in the housing, on one shaft, either coaxially or on different shafts with a common or separate drive, for example, two impellers or more, for example
последовательно соединённые между собой соединительными трубопроводами. interconnected by connecting pipelines.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что корпус выполнен герметичным , впускной трубопровод соединён, например с испарительной ёмкостью , содержащей теплообменник по подводу тепла, а выпускной патрубок соединён например с конденсатором содержащим теплообменник по отводу тепла , при этом конденсатор и испарительная ёмкость соединены трубопроводом, содержащим дроссельный вентиль. In addition, the multi-stage turbomachine is characterized in that the casing is sealed, the inlet pipe is connected, for example, to an evaporation tank containing a heat exchanger for supplying heat, and the exhaust pipe is connected, for example, to a condenser containing a heat exchanger for heat removal, while the condenser and the evaporation tank are connected by a pipeline containing throttle valve.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что крыльчатка
рабочего колеса выполнена закрытого типа и содержит лопатки, выполненные между двух поверхностей и образующие межлопаточные каналы с впускными и выпускными отверстиями In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that the impeller the impeller is made closed and contains blades made between two surfaces and forming interscapular channels with inlet and outlet openings
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что отверстия в межлопаточных каналах крыльчатки являются поочерёдно впускными и выпускными , к крыльчатке с обеих сторон, со стороны отверстий в межлопаточных каналах, примыкают с зазором одновременно и газораспределительный аппарат и распределитель , например таким образом , что в первой ступени нагнетания рабочего тела впускной патрубок соединён с окном в распределителе , выходящим к отверстиям в каналах крыльчатки, которые с другой стороны, выходят к окну In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that the holes in the interscapular channels of the impeller are alternately inlet and outlet, to the impeller on both sides, on the side of the openings in the interscapular channels, the gas distribution apparatus and distributor are adjacent with a gap at the same time, for example, such that the first stage of the injection of the working fluid, the inlet pipe is connected to the window in the distributor, which opens to the holes in the channels of the impeller, which, on the other hand, go to the window
газораспределительного аппарата , например содержащему лопаточный диффузор и соединённому ,например соединительным трубопроводом с окном, выполненного с этой же стороны крыльчатки распределителя во второй ступени нагнетания давления , при этом, в этой ступени, с другой стороны крыльчатки, отверстия каналов выходят к окну, в газораспределительном аппарате , например содержащему лопаточный диффузор и соединённому.например с выпускным патрубком и далее ,например с потребителем сжатого рабочего тела , либо, например посредством соединительного трубопровода это окно в газораспределительном аппарате подключено к окну в распределителе , расположенному с этой же стороны крыльчатки и выходящему в очередную ступень нагнетания давления. a gas distribution device, for example, containing a blade diffuser and connected, for example, by a connecting pipe with a window, made on the same side of the distributor impeller in the second pressure stage, while in this stage, on the other side of the impeller, the channel openings go to the window in the gas distribution device for example, containing a blade diffuser and connected. for example with an exhaust pipe and beyond, for example with a consumer of a compressed working fluid, or, for example, by connecting nogo conduit is in gas distribution box connected to the window unit in the distributor located to the same side of the impeller, and exiting at the next pressurisation step.
По второму варианту, многоступенчатая турбомашина , с системами управления контроля защиты ,и.т.п., содержащая вентилируемый либо герметичный корпус, внутри которого на валу установлено, по крайней мере одно рабочее колесо с лопаточной крыльчаткой , в которой, в зависимости от её конфигурации образованы радиальные, или осевые , или радиалыю-осевые, или осе - радиальные межлопаточные каналы, отличающаяся тем, что, со стороны выпускных отверстий межлопаточных каналов крыльчатки установлен с зазором распределитель, выполненный с According to the second option, a multi-stage turbomachine, with protection control control systems, etc., containing a ventilated or sealed housing, inside of which at least one impeller with a blade impeller is installed on the shaft, in which, depending on its configuration radial, or axial, or radial-axial, or axle, radial interscapular channels are formed, characterized in that, on the side of the outlet openings of the interscapular channels of the impeller, a distributor is installed with a gap, made with
возможностью периодического совмещения выпускных отверстий межлопаточных каналов, при вращении крыльчатки , посредством окон, выполненных в распределителе, например как минимум с одним соединительным трубопроводом подачи рабочего тела, а затем, по ходу вращения рабочего колеса, с выпускным патрубком, лопатки the possibility of periodically combining the outlet openings of the interscapular channels, when the impeller rotates, by means of windows made in the distributor, for example, with at least one connecting pipe for supplying the working fluid, and then, along the rotation of the impeller, with the exhaust nozzle of the blade
крыльчатки выполнены , например прямолинейными или криволинейными, например корытообразными , например радиальными и загнутыми в сторону противоположную
вращению крыльчатки и образуют межлопаточные каналы с сечением, например конфузорно- диффузорным , прямым или конфузорым , со стороны впускных отверстий межлопаточных каналов , крыльчатка , в зависимости от конфигурации рабочего колеса и направления движения рабочего тела, например в осевом или в радиальном направлении , примыкают с зазором к торцовому , или к цилиндрическому, либо к конусообразному газораспределительному аппарату , содержащему окна, с возможностью the impellers are made, for example, rectilinear or curvilinear, for example trough-shaped, for example, opposite and bent to the side the impeller rotates and form interscapular channels with a cross-section, for example, confuser-diffuser, direct or confuser, from the side of the inlet openings of the interscapular channels, the impeller, adjoining with a gap, depending on the configuration of the impeller and the direction of movement of the working fluid, for example, in the axial or radial direction to the end, or to a cylindrical, or to a cone-shaped gas distribution apparatus containing windows, with the possibility
периодического их совмещения с впускными отверстиями межлопаточных каналов крыльчатки, при её вращении, при этом, окна в газораспределительном аппарате выполнены таким образом, что представляют собой сопловой аппарат, например в виде установленных в окнах ряда лопаток, образующих сопла , например конфузорные, или конфузорно-диффузорные и направленные на лопатки крыльчатки, по ходу её вращения, рабочее колесо, газораспределительный аппарат и распределитель образуют ступени расширения рабочего тела таким образом , что определённое количество periodically combining them with the inlets of the interscapular channels of the impeller, during its rotation, while the windows in the gas distribution apparatus are made in such a way that they are a nozzle apparatus, for example, in the form of a number of blades installed in the windows forming nozzles, for example, confuser, or confuser-diffuser and the impeller, gas distributor and distributor directed to the impeller blades, in the direction of its rotation, form expansion stages of the working fluid in such a way that a certain ETS
межлопаточных каналов крыльчатки, со стороны впускных отверстий и соплового аппарата , соединенных , посредством газораспределительного аппарата с впускным патрубком , выходят со стороны выпускных отверстий в окно в распределителе выпуска рабочего тела из первой ступени расширения , соединённое , например of the impeller ducts of the impeller, from the side of the inlet openings and the nozzle apparatus, connected by means of a gas distribution apparatus to the inlet pipe, exit from the side of the outlet openings into the window in the distributor of the working fluid from the first expansion stage, connected, for example
соединительным трубопроводом с окном в газораспределительном аппарате , образующему , посредством соплового аппарата, определённого количества connecting pipe with a window in the gas distribution apparatus, forming, by means of a nozzle apparatus, a certain amount
межлопаточных каналов крыльчатки и очередного окна в распределителе вторую ступень расширения рабочего тела, например соединённую посредством соединительного трубопровод , газораспределительного аппарата и соплового аппарата с очередной , например третьей ступенью расширения рабочего тела, при этом последняя ступень расширения рабочего тела содержит выпускной патрубок , соединённый , например с атмосферой , с очередной расширительной машиной , или с соплом реактивного двигателя, а количество и, например, объём межлопаточных каналов , соединённых одновременно с определёнными окнами в распределителе и в газораспределительном аппарате, в разных ступенях расширения рабочего тела, увеличивается по мере падения давления и температуры рабочего тела в разных ступенях расширения. of the interscapular channels of the impeller and the next window in the distributor, the second stage of expansion of the working fluid, for example, connected by means of a connecting pipe, gas distribution apparatus and nozzle apparatus to the next, for example, the third stage of expansion of the working fluid, while the last expansion stage of the working fluid contains an exhaust pipe connected, for example, to atmosphere, with another expansion machine, or with a jet engine nozzle, and the number and, for example, the volume of interscapular channels, connected at the same time with certain windows in the distributor and in the gas distribution apparatus, at different stages of expansion of the working fluid, increases as the pressure and temperature of the working fluid drop at different stages of expansion.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что соединительные трубопроводы содержат теплообменники подвода тепла. In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that the connecting pipelines contain heat exchangers for supplying heat.
16 . Многоступенчатая турбомашина , по п.14, отличающаяся тем , что межлопаточные каналы одного рабочего колеса и окна в газораспределительном аппарате и
распределителе образуют, например две или более симметрично выполненные 16 . A multistage turbomachine according to claim 14, characterized in that the interscapular channels of one impeller and the window in the gas distribution apparatus and the distributor form, for example, two or more symmetrically made
одинаковые ступени расширения рабочего тела. identical stages of expansion of the working fluid.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что крыльчатка рабочего колеса выполнена закрытого типа и содержит лопатки, выполненные между двух поверхностей и образующие межлопаточные каналы с впускными и выпускными отверстиями In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that the impeller of the impeller is closed type and contains blades made between two surfaces and forming interscapular channels with inlet and outlet openings
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что содержит как минимум два рабочих колеса, расположенные в одном корпусе, рабочие колёса установлены на одном, либо на отдельных валах, например соосно и выполнены, например таким образом, что перед впускными отверстиями межлопаточных каналов первой крыльчатки выполнен газораспределительный аппарат, в окнах которого выполнены , например лопаточные сопловые аппараты , выпускные отверстия межлопаточных каналов первого колеса , выходят в промежуточный лопаточный сопловой аппарат, установленный в корпусе с зазором к впускным отверстиям межлопаточных каналов второго колеса , выпускные отверстия которых выходят к распределителю , в окнах которого выполнен как минимум один соединительный трубопровод , соединённый с окном в газораспределительном аппарате первого колеса , и выпускной патрубок , соединённый , например с соплом реактивного двигателя с атмосферой или с другой расширительной машиной, при этом первая ступень In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that it contains at least two impellers located in one housing, the impellers are mounted on one or on separate shafts, for example coaxially and made, for example, in such a way that in front of the inlets of the interscapular channels of the first impeller a gas distribution device is made, in the windows of which are made, for example, blade nozzle devices, outlet openings of the interscapular channels of the first wheel, exit to the intermediate blade nozzle device installed in the housing with a gap to the inlet openings of the interscapular channels of the second wheel, the outlet openings of which exit to the distributor, in the windows of which at least one connecting pipe is made, connected to a window in the gas distribution apparatus of the first wheel, and an exhaust pipe connected, for example, to a jet nozzle engine with atmosphere or with another expansion machine, with the first stage
расширения рабочего тела выполнена в газораспределительном аппарате и в части межлопаточных каналов первого рабочего колеса, вторая ступень расширения выполнена в промежуточном сопловом аппарате и в части межлопаточных каналов второго рабочего колеса, соответственно третья ступень расширения выполнена в газораспределительном аппарате и в части межлопаточных каналов первого колеса, а четвёртая ступень расширения выполнена в промежуточном сопловом аппарате и в части межлопаточных каналов второго рабочего колеса турбомашины . the expansion of the working fluid is made in the gas distribution apparatus and in the part of the interscapular channels of the first impeller, the second expansion stage is made in the intermediate nozzle apparatus and in the part of the interscapular channels of the second impeller, respectively, the third expansion stage is made in the gas distribution apparatus and in the part of the interscapular channels of the first wheel, and the fourth expansion stage is made in the intermediate nozzle apparatus and in the part of the interscapular channels of the second impeller of the turbomachine.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что содержит как минимум два рабочих колеса, расположенные в одном корпусе , рабочие колёса установлены на отдельных валах , например соосно, с возможностью вращения в противоположные стороны, и выполнены, например таким образом, что перед In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that it contains at least two impellers located in one housing, the impellers are mounted on separate shafts, for example coaxially, with the possibility of rotation in opposite directions, and are made, for example, in such a way that before
впускными отверстиями межлопаточных каналов первой крыльчатки выполнен газораспределительный аппарат, в окнах которого выполнены , например лопаточные
сопловые аппараты , выпускные отверстия межлопаточных каналов первого колеса , выходят с зазором к впускным отверстиям межлопаточных каналов второго колеса , выпускные отверстия которых выходят к распределителю , в окнах которого выполнен как минимум один соединительный трубопровод , соединённый с окном в the inlet openings of the interscapular channels of the first impeller are equipped with a gas distribution apparatus, in the windows of which are made, for example, scapular nozzle apparatuses, the outlet openings of the interscapular channels of the first wheel exit with a gap to the inlets of the interscapular channels of the second wheel, the outlet openings of which exit to the distributor, in the windows of which at least one connecting pipe is connected, connected to the window in
газораспределительном аппарате первого колеса , и выпускной патрубок , соединённый, например с соплом реактивного двигателя, с атмосферой, или с другой расширительной машиной, при этом первая ступень расширения рабочего тела выполнена в the gas distribution apparatus of the first wheel, and the exhaust pipe, connected, for example, with a jet engine nozzle, to the atmosphere, or to another expansion machine, while the first stage of expansion of the working fluid is made
газораспределительном аппарате и в части межлопаточных каналов первого рабочего колеса, вторая ступень расширения выполнена в части межлопаточных каналов второго рабочего колеса, соответственно, третья ступень расширения выполнена в gas distribution apparatus and in the part of the interscapular channels of the first impeller, the second expansion stage is made in the part of the interscapular channels of the second impeller, respectively, the third expansion stage is made in
газораспределительном аппарате и в части межлопаточных каналов первого колеса, а четвёртая ступень расширения выполнена в части межлопаточных каналов второго колеса турбомашины. gas distribution apparatus and in the part of the interscapular channels of the first wheel, and the fourth expansion step is made in the part of the interscapular channels of the second wheel of the turbomachine.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что как минимум две многоступенчатые турбомашины в отдельных корпусах , связанные между собой, например соединительными трубопроводами последовательно либо непоследовательно, например таким образом , что первая ступень расширения рабочего тела выполнена в одном колесе, в одной турбомашине , а вторая ступень расширения выполнена в одном колесе , в другой турбомашине , соответственно, например третья ступень расширения, выполнена, например, в колесе первой турбомашины, а например четвёртая ступень расширения , выполнена в колесе во второй турбомашине , при этом оба колеса или обе турбомашины выполнены на одном валу , либо на отдельных валах, например соосно. In addition, a multistage turbomachine, characterized in that at least two multistage turbomachines in separate housings, interconnected, for example by connecting pipelines in series or inconsistently, for example, so that the first stage of expansion of the working fluid is made in one wheel, in one turbomachine, and the second expansion stage is made in one wheel, in another turbomachine, respectively, for example, the third expansion stage is made, for example, in the wheel of the first turbomachine, for example, tvortaya expansion step is executed in the second turbomachine wheel, both wheels or both turbomachine performed on a single shaft or on separate shafts, e.g. coaxially.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что сопла соплового аппарата выполнены с возможностью изменения своего сечения, например, поворотными , например с возможностью изменения направления подачи на лопатки рабочего тела и , соответственно, изменения направления вращения крыльчатки рабочего колеса. In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that the nozzle of the nozzle apparatus is configured to change its cross section, for example, rotary, for example, with the possibility of changing the direction of supply to the blades of the working fluid and, accordingly, changing the direction of rotation of the impeller impeller.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that
распределитель , лопатки крыльчатки, газораспределительный аппарат и другие элементы многоступенчатой турбомашины , образуют в одной турбомашине одновременно и турбину, и компрессор, и выполнены таким образом, что часть межлопаточных каналов одной и той же крыльчатки находятся в одной или в нескольких ступенях расширения рабочего тела в турбине , при этом другая часть межлопаточных каналов в этой же
крыльчатке располагаются в одной или в нескольких ступенях нагнетания рабочего тела в компрессоре. the distributor, the impeller blades, the gas distribution apparatus and other elements of a multi-stage turbomachine form both a turbine and a compressor in one turbomachine, and are made in such a way that part of the interscapular channels of the same impeller are located in one or several stages of expansion of the working fluid in the turbine , while the other part of the interscapular canals in the same the impellers are located in one or several stages of pumping the working fluid in the compressor.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что выполнена в виде центробежной турбины , при этом распределитель , лопатки крыльчатки и In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that it is made in the form of a centrifugal turbine, with the distributor, impeller blades and
газораспределительный аппарат, сопловой аппарат и другие элементы многоступенчатой турбомашины выполнены таким образом, что крыльчатка рабочего колеса выполнена радиальной , впускные отверстия межлопаточных каналов и примыкающий к ним сопловой аппарат выполнены со стороны вала , а выпускные отверстия межлопаточиых каналов , распределитель и выпускные патрубки выполнены со стороны внешнего радиуса рабочего колеса крыльчатки. the gas distribution apparatus, nozzle apparatus and other elements of the multi-stage turbomachine are made in such a way that the impeller is made radial, the inlet openings of the interscapular channels and the adjacent nozzle apparatus are made on the shaft side, and the outlet openings of the interscapular channels, distributor and exhaust pipes are made from the outside impeller radius.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что со стороны впускных отверстий межлопаточных каналов , поверхность газораспределительного аппарата, примыкающая с зазором к крыльчатке и расположенная между окнами , выполнена с возможностью периодического перекрытия полностью, либо частично, как минимум одного межлопаточного канала при вращении крыльчатки, а со стороны выпускных отверстий поверхность распределителя выполненная между окнами, выполнена с возможностью периодического перекрытия полностью, либо частично как минимум одного межлопаточного канала крыльчатки , например в момент его перекрытия со стороны впускного отверстия газораспределительным аппаратом. In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that on the side of the inlet openings of the interscapular channels, the surface of the gas distribution apparatus adjacent to the impeller and located between the windows is made with the possibility of periodically overlapping completely or partially at least one interscapular channel during rotation of the impeller, and from the side of the outlet openings, the surface of the distributor made between the windows is made with the possibility of periodic overlapping completely, or partially as inimum one interblade channel of the impeller, for example at the time of the overlap with the inlet side gas distribution apparatus.
Кроме того, многоступенчатая турбомашина, отличается тем, что отверстия в межлопаточных каналах крыльчатки являются поочерёдно впускными и выпускными , к крыльчатке с обеих сторон, со стороны отверстий в межлопаточных каналах, примыкают с зазором газораспределительный аппарат и распределитель одновременно , таким образом , что например в турбинах, в первой ступени расширения окно в In addition, a multi-stage turbomachine, characterized in that the holes in the interscapular channels of the impeller are alternately inlet and outlet, to the impeller on both sides, on the side of the openings in the interscapular channels, the gas distribution apparatus and distributor are adjoined with a gap at the same time, so that, for example, in turbines , in the first stage of expansion, the window in
газораспределительном аппарате посредством сопел совмещено с отверстиями в межлопаточных каналах, выходящих с другой стороны к окну в распределителе соединённому, например соединительным трубопроводом с окном the gas distribution apparatus by means of nozzles is combined with holes in the interscapular channels extending from the other side to the window in the distributor connected, for example, by a connecting pipe to the window
газораспределительного аппарата, выполненного с этой же стороны крыльчатки , которое посредством сопел выходит к межлопаточным каналам крыльчатки во второй ступени расширения рабочего тела , при этом с другой стороны, межлопаточные каналы крыльчатки выходят к окну в распределителе соединённому с выпускным патрубком, либо, например, окно в распределителе посредством, например соединительного трубопровода , соединено с окном выполненного с этой же стороны крыльчатки
газораспределительного аппарата , выходящего , посредством сопел к межлопаточным каналам крыльчатки в третьей ступени расширения рабочего тела , а с другой стороны эти каналы крыльчатки выходят к распределителю, соединённому с выпускным патрубком, либо с очередной ступенью расширения рабочего тела. gas distribution apparatus, made on the same side of the impeller, which through nozzles goes to the interscapular channels of the impeller in the second stage of expansion of the working fluid, while on the other hand, the interscapular channels of the impeller exit to the window in the distributor connected to the exhaust pipe, or, for example, the window into the distributor by means of, for example, a connecting pipe, is connected to a window made on the same side of the impeller gas distribution apparatus, exiting, through nozzles to the interscapular channels of the impeller in the third stage of expansion of the working fluid, and on the other hand, these channels of the impeller exit to the distributor connected to the exhaust pipe, or with the next stage of expansion of the working fluid.
На чертежах изображены : The drawings show:
Фиг. 1 Многоступенчатая турбомашина в качестве центробежного компрессора. Вид спереди, разрез. FIG. 1 Multistage turbomachine as a centrifugal compressor. Front view, cut.
Фиг. 2 Многоступенчатая турбомашина в качестве радиальной, центростремительной турбины. Вид спереди, разрез. FIG. 2 Multistage turbomachine as a radial, centripetal turbine. Front view, cut.
Фиг. 3 Многоступенчатая турбомашина в качестве двухвенечной четырёхступенчатой осевой турбины, развёрнутая схема, разрез. FIG. 3 Multistage turbomachine as a two-wing four-stage axial turbine, detailed scheme, section view.
Фиг. 4 Многоступенчатая турбомашина в качестве объединённых в одном агрегате турбины и компрессора . Вид спереди, разрез. FIG. 4 Multistage turbomachine as a turbine and compressor combined in one unit. Front view, cut.
Фиг. 5 Многоступенчатая турбомашина , радиально-осевая . Фрагмент крыльчатки компрессора. FIG. 5 Multistage radial-axial turbomachine. Fragment of the compressor impeller.
Фиг. 6 Многоступенчатая турбомашина, радиалыю- осевая , Фрагмент крыльчатки турбины. FIG. 6 Multistage turbomachine, radial axial, Fragment of a turbine impeller.
Фиг. 7 Многоступенчатая турбомашина в виде осевой турбины с двухсторонним входом и выходом рабочего тела. Развёрнутая схема, разрез. FIG. 7 Multistage turbomachine in the form of an axial turbine with a two-way inlet and outlet of the working fluid. Detailed diagram, section.
Многоступенчатая турбомашина содержит корпус 1 , в котором , с возможностью вращения установлено рабочее колесо 2 с крыльчаткой 3, образованной лопатками 4 , образующими межлопаточные каналы 5, содержащие впускные отверстия 6 и выпускные отверстия 7 к которым примыкает с зазором распределитель 8, содержащий окна 9 соединённые, в зависимости от назначения турбомашины, по крайней мере с впускным трубопроводом 10 в компрессорах и с выпускным патрубком 1 1 - в турбинах , с другой стороны крыльчатка 3 примыкает к газораспределительному аппарату 12 в котором выполнены окна 13 , в которых выполнены сопла, например установлены лопаточные сопловые аппараты 14 , а также подключены , в зависимости от назначения
турбомашины впускной патрубок 15 в турбине и выпускной патрубок 16- в компрессоре , газораспределительный аппарат 12 и распределитель 8 соединены между собой, как минимум одним соединительным трубопроводом 17 , компрессор может содержать диффузор 18 и дополнительный выпускной патрубок 19, выполненный в дополнительной ступене выпуска рабочего тела , а турбина может содержать промежуточный сопловой, например лопаточный аппарат 20, радиальная турбомашииа может содержать спиральную камеру 21, в турбомашине образованы ступни давления : первая ступень 22, вторая ступень 23 , например третья ступень 24 и четвёртая ступень 25. The multi-stage turbomachine contains a housing 1, in which, with the possibility of rotation, an impeller 2 is installed with an impeller 3 formed by blades 4, forming interscapular channels 5, containing inlet openings 6 and outlet openings 7 to which a distributor 8 is connected with a gap, containing windows 9 connected, depending on the purpose of the turbomachine, at least with the inlet pipe 10 in the compressors and with the outlet pipe 1 1 in the turbines, on the other hand the impeller 3 is adjacent to the gas distribution device 12 in Hur formed window 13 in which the nozzles are made, for example set the nozzle blade 14 and also connected, depending on the application turbomachines the inlet pipe 15 in the turbine and the exhaust pipe 16- in the compressor, the gas distribution device 12 and the distributor 8 are interconnected by at least one connecting pipe 17, the compressor may include a diffuser 18 and an additional exhaust pipe 19, made in an additional exhaust stage of the working fluid, and the turbine may contain an intermediate nozzle, for example a blade apparatus 20, the radial turbomachine may contain a spiral chamber 21, pressure feet are formed in the turbomachine: the first stupa 22, the second stage 23, for example the third stage 24 and the fourth stage 25.
Многоступенчатая турбомашииа работает следующим образом. Multistage turbomachinery works as follows.
В радиальных компрессорах (Фиг. 1), при вращении рабочего колеса 2, за счет центробежных сил, рабочее тело перемещаются от центра к периферии. В In radial compressors (Fig. 1), when the impeller 2 rotates, due to centrifugal forces, the working fluid moves from the center to the periphery. AT
межлопаточных каналах 4, за счет их расширения, кинетическая энергия переходит в энергию давления. Дополнительно, скорость рабочего тела уменьшается в диффузоре 18 и спиральной камере 21 . В результате этого температура , давление и плотность рабочего тела повышаются. При входе в компрессор рабочее тело через впускной патрубок 10 посредством окон 9 выполненных в распределителе попадает в interscapular channels 4, due to their expansion, kinetic energy is converted into pressure energy. Additionally, the speed of the working fluid decreases in the diffuser 18 and the spiral chamber 21. As a result, the temperature, pressure and density of the working fluid increase. When entering the compressor, the working fluid through the inlet pipe 10 through the windows 9 made in the distributor gets into
межлопаточные каналы крыльчатки, выходящие в окно 13 газораспределительного аппарата 12, образующего первую ступень 22 сжатия рабочего тела , далее , по соединительному трубопроводу 17 рабочее тело поступает посредством окна 9 в распределителе в каналы 4 крыльчатки 3 выходящие в окно 13 в газораспределительном аппарате 12, образующее вторую ступень 23 сжатия рабочего тела которое может поступать далее, например в третью ступень 24 сжатия рабочего тела, либо посредством выпускного патрубка 16 сжатое рабочее тело покидает турбомашину. the interscapular channels of the impeller coming out of the window 13 of the gas distribution apparatus 12, which forms the first stage 22 of compression of the working fluid, then, through the connecting pipe 17, the working fluid enters through the channels 9 in the distributor into the channels 4 of the impeller 3 leading to the window 13 in the gas distribution apparatus 12, forming the second a compression stage 23 of the working fluid, which can be supplied further, for example, to the third compression stage 24 of the working fluid, or by means of the outlet pipe 16, the compressed working fluid leaves the turbomachine.
Для уменьшения остаточного давления рабочего тела, в межлопаточных 5 каналах крыльчатки 3 при их переходе из зоны высокого давления в зону низкого давления, в газораспределительном аппарате 12 может быть выполнена дополнительная ступень расширения рабочего тела , соединённая с дополнительным выпускным патрубком 19 , через который рабочее тела покидает турбомашину , либо поступает в эжектор ( на чертежах не показан ), образованный в выпускном патрубке 16 предыдущей по ходу вращения колеса 2 ступени высокого давления сжатия, где давление рабочего тела выравнивается и сжатое рабочее тело поступает к потребителю.
Соединительные трубопроводы 17 могут содержать теплообменники (на чертежах не показаны ) для промежуточного охлаждения рабочего тела с целью уменьшения нагрузки на рабочее колесо 2 и например для работы компрессора в холодильных агрегатах. Для работы в холодильных агрегатах соединительные трубопроводы 17 могут содержать дроссельные вентили, (на чертежах не показаны ) To reduce the residual pressure of the working fluid in the interscapular 5 channels of the impeller 3 during their transition from the high-pressure zone to the low-pressure zone, an additional stage of expansion of the working fluid can be performed in the gas distribution device 12, connected to an additional exhaust pipe 19 through which the working fluid leaves a turbomachine, or enters an ejector (not shown in the drawings) formed in the exhaust pipe 16 of the previous high-pressure compression stage 2, where the working pressure of the body aligned and compressed working fluid is supplied to the consumer. The connecting piping 17 may contain heat exchangers (not shown in the drawings) for intermediate cooling of the working fluid in order to reduce the load on the impeller 2 and, for example, to operate the compressor in refrigeration units. For operation in refrigeration units, the connecting piping 17 may include throttle valves, (not shown in the drawings)
В радиальной центростремительной турбине (фиг. 2) In a radial centripetal turbine (Fig. 2)
При входе рабочего тела в спиральную камеру 21 турбины оно обладает энергией скорости, температурой и давлением . Температура и давление рабочего тела When the working fluid enters the spiral chamber 21 of the turbine, it has the energy of speed, temperature and pressure. Temperature and pressure of the working fluid
переходит в энергию скорости в выходной части соплового аппарата 14 . Сопловый аппарат 14, образованный лопатками, служит также для оптимального направления потока газа на лопатки колеса турбины и преобразования энергии газа в кинетическую энергию. Для регулирования потока сопловый аппарат 14 можно выполнить с новоротными лопатками. Это позволит изменять угол входа потока рабочего тела на лопатки 4 колеса 2 турбины и ее мощность и, например направление вращения. Поступая на, например криволинейные лопатки 4 колеса 2 турбины , поток рабочего тела обтекает их, и за счёт изменения направления движения и , например реактивной энергии струи создаёт крутящий момент, заставляя колесо 2 турбины вращаться. goes into the energy of speed in the output part of the nozzle apparatus 14. The nozzle apparatus 14 formed by the blades also serves to optimally direct the gas flow to the blades of the turbine wheel and to convert the gas energy into kinetic energy. To regulate the flow of the nozzle apparatus 14 can be performed with revolving blades. This will allow you to change the angle of entry of the flow of the working fluid on the blades 4 of the turbine wheel 2 and its power and, for example, the direction of rotation. Acting on, for example, curved blades 4 of the turbine wheel 2, the flow of the working fluid flows around them, and due to a change in the direction of movement and, for example, the jet reactive energy, creates a torque, causing the turbine wheel 2 to rotate.
При входе в турбину рабочее тело через впускной патрубок 15 посредством окон 13 выполненных в газораспределительном аппарате 12 попадает в межлопаточные каналы 5 крыльчатки 3 выходящие в окно 9 в распределителе , образующего первую ступень 22 расширения рабочего тела , далее , по соединительному трубопроводу 17 рабочее тело поступает посредством окна 13 в газораспределительном аппарате 12 в каналы 4 крыльчатки 3 выходящие в окно 9 в распределителе 8, образующее вторую ступень 23 расширения рабочего тела которое может поступать далее, например в третью ступень 24 расширения рабочего тела, либо посредством выпускного патрубка 1 1 рабочее тело покидает турбомашину. When entering the turbine, the working fluid through the inlet pipe 15 through the windows 13 made in the gas distribution device 12 enters the interscapular channels 5 of the impeller 3 exiting into the window 9 in the distributor, forming the first stage 22 of the expansion of the working fluid, then, through the connecting pipe 17, the working fluid enters through windows 13 in the gas distribution device 12 into the channels 4 of the impeller 3 facing the window 9 in the distributor 8, forming the second stage 23 of the expansion of the working fluid which can flow further, for example, in Strongly stage expansion of the working body 24 or through the discharge nozzle 1 1 job leaves the body of the turbomachine.
В осевой турбине (Фиг. 3) поток рабочего тела движется в осевом направлении . Например в двухвенечной турбине , содержащей в одном корпусе 1 два рабочих колеса2, при входе в турбину рабочее тело через впускной патрубок 15 посредством окон 13, выполненных в газораспределительном аппарате 12 попадает в межлопаточные каналы 5 крыльчатки 3 первого рабочего колеса 2 заставляя его вращаться в первой ступени расширения 22, затем через выпускные отверстия 7 межлопаточных каналов5 первого
колеса2 , рабочее тело выходят в промежуточный лопаточный сопловой аппарат20 , установленный в корпусе 1 и далее поступает во впускные отверстиям 6 межлопаточных каналов 4 второго колеса2 , заставляя его вращаться во второй ступени расширения 23 , далее , рабочее тело выходит к распределителю 6, в окне 9 которого выполнен как минимум один соединительный трубопровод^ , соединённый с окном15 в In the axial turbine (Fig. 3), the flow of the working fluid moves in the axial direction. For example, in a two-turbine turbine containing two impellers in one housing 1, when the turbine enters the turbine, the working fluid passes through the inlet pipe 15 through windows 13 made in the gas distribution apparatus 12 into the interscapular channels 5 of the impeller 3 of the first impeller 2, forcing it to rotate in the first stage expansion 22, then through the outlet 7 of the interscapular channels 5 of the first wheels2, the working fluid enters the intermediate blade nozzle apparatus20 installed in the housing 1 and then enters the inlets 6 of the interscapular channels 4 of the second wheel2, forcing it to rotate in the second expansion stage 23, then the working fluid enters the distributor 6, in the window 9 of which at least one connecting piping ^ connected to window 15 in
газораспределительном аппарате 12 первого колеса через которые рабочее тело попадает в межлопаточные каналы 5 крыльчатки 3 первого рабочего колеса 2 заставляя его вращаться в третьей ступени расширения 24, затем через выпускные отверстия 7 межлопаточных каналов5 первого колеса2 , рабочее тело выходят в промежуточный лопаточный сопловой аппарат20 , установленный в корпусе 1 и далее поступает во впускные отверстиям 6 межлопаточных каналов 4 второго колеса2 , заставляя его вращаться в четвёртой ступени расширения 25 , далее , рабочее тело выходит к распределителю 6, в окне 9 которого выполнен, и выпускной патрубок , соединённый , например с соплом реактивного двигателя (на чертежах не показано) с атмосферой или с другой расширительной машиной . gas distribution apparatus 12 of the first wheel through which the working fluid enters the interscapular channels 5 of the impeller 3 of the first impeller 2 causing it to rotate in the third expansion stage 24, then through the outlet openings 7 of the interscapular channels 5 of the first wheel 2, the working fluid enters the intermediate blade nozzle apparatus 20 installed in the housing 1 and further enters the inlet openings 6 of the interscapular channels 4 of the second wheel 2, forcing it to rotate in the fourth expansion stage 25, then the working fluid goes to a distributor 6, in the window 9 of which is made, and an exhaust pipe connected, for example, with a jet engine nozzle (not shown in the drawings) with the atmosphere or with another expansion machine.
Турбомашина может работать одновременно как турбина и компрессор (Фиг. 4), при этом рабочее тело через впускной патрубок 15 в газораспределительном аппарате 12 поступает через сопла 14 в межлопаточные каналы 5 крыльчатки 3 рабочего колеса 2 , заставляя его вращаться , далее рабочее тело поступает в окно 9 в распределителе 8 откуда поступает в соединительный трубопровод 17 и во вторую ступень 22 расширения рабочего тела , либо через окно 8 поступает в выпускной патрубок 1 1 и через него покидает турбомашину. В другой части турбомашины, рабочее тело через впускной патрубок 10 и окно 9 в распределителе 8 поступает в межлопаточные каналы 5 крыльчатки 3, в первой ступени 22 сжатия рабочего тела , и через окно 13 в The turbomachine can operate simultaneously as a turbine and a compressor (Fig. 4), while the working fluid through the inlet pipe 15 in the gas distribution apparatus 12 enters through the nozzles 14 into the interscapular channels 5 of the impeller 3 of the impeller 2, forcing it to rotate, then the working fluid enters the window 9 in the distributor 8 from where it enters the connecting pipe 17 and into the second stage 22 of the expansion of the working fluid, or through the window 8 it enters the outlet pipe 1 1 and leaves the turbomachine through it. In another part of the turbomachine, the working fluid through the inlet pipe 10 and the window 9 in the distributor 8 enters the interscapular channels 5 of the impeller 3, in the first stage 22 of the compression of the working fluid, and through the window 13 in
газораспределительном аппарате 12 и диффузор 18 рабочее тело поступает в the gas distribution apparatus 12 and the diffuser 18, the working fluid enters
соединительный трубопровод 17, и далее сжимается во второй ступени 23 , либо через выпускной патрубок 16 сжатое рабочее тело покидает турбомашину. the connecting pipe 17, and then compressed in the second stage 23, or through the exhaust pipe 16, the compressed working fluid leaves the turbomachine.
Вход рабочего тела в межлопаточные канаты крыльчатки может осуществляться поочерёдно с обеих сторон крыльчатки в разных ступенях расширения или сжатия рабочего тела (Фиг. 7) The input of the working fluid into the interscapular ropes of the impeller can be carried out alternately on both sides of the impeller in different stages of expansion or contraction of the working fluid (Fig. 7)
Соединительные трубопроводы 17 могут содержать теплообменники (на чертежах не показаны ) для промежуточного подогрева рабочего тела между ступенями давления для
увеличения работы турбины например в системах с замкнутым контуром рабочего тела , например в паровых турбинах. The connecting piping 17 may contain heat exchangers (not shown in the drawings) for the intermediate heating of the working fluid between the pressure steps for increased turbine operation, for example, in closed-loop systems of the working fluid, for example, steam turbines.
Впускной патрубок может быть соединён с теплообменником по подводу тепла, например в виде испарительной ёмкости , а выпускной патрубок соединён с The inlet pipe can be connected to a heat exchanger via a heat supply, for example in the form of an evaporation tank, and the outlet pipe is connected to
теплообменником по отводу тепла , например в виде конденсатора, для работы heat exchanger for heat removal, for example in the form of a condenser, for operation
турбомашины в парокомпрессионных холодильных машинах или в паротурбинных энергетических установках. turbomachines in steam compression refrigeration machines or in steam turbine power plants.
Применение данного изобретения позволит создавать эффективные автомобильные, авиационные двигатели и энергетические агрегаты, с высоким КПД, надежные и компактные, с высокой удельной мощностью. Также , применение данного изобретения, позволит создавать эффективные вакуухмные насосы и различные компрессоры , в том числе для применения в холодильной технике.
The application of this invention will allow the creation of efficient automobile, aircraft engines and power units, with high efficiency, reliable and compact, with high specific power. Also, the use of this invention will allow you to create efficient vacuum pumps and various compressors, including for use in refrigeration.
Claims
1. Многоступенчатая турбомашина , с системами управления контроля защиты , и.т.п., содержащая вентилируемый либо герметичный корпус, внутри которого на валу установлено рабочее колесо с лопаточной крыльчаткой , в которой, в зависимости от её конфигурации образованы радиальные, или осевые , или радиально-осевые или осе - радиальные межлопаточные каналы , отличающаяся тем, что ,со стороны впускных отверстий межлопаточных каналов крыльчатка примыкает с зазором к распределителю , содержащему окна и выполненному с возможностью периодического совмещения впускных отверстий межлопаточных каналов крыльчатки , при её вращении , посредством окон в распределителе, вначале с впускным трубопроводом , а затем, при её вращении ,с как минимум одним соединительным трубопроводом подачи рабочего тела , лопатки крыльчатки могут иметь различную конфигурацию, например 1. Multi-stage turbomachine, with control systems for protection control, etc., containing a ventilated or sealed housing, inside of which an impeller with a blade impeller is installed on the shaft, in which, depending on its configuration, radial, or axial, or radial-axial or axial-radial inter-blade channels, characterized in that, from the side of the inlet holes of the inter-blade channels, the impeller is adjacent with a gap to a distributor containing windows and made with the possibility of periodically aligning the inlet holes of the inter-blade channels of the impeller, during its rotation, by means of windows in the distributor , first with an inlet pipeline, and then, during its rotation, with at least one connecting pipeline for supplying the working fluid, the impeller blades can have different configurations, for example
выполнены прямолинейными или криволинейными , например радиальными и загнутыми в сторону противоположную вращению крыльчатки , межлопаточные каналы выполнены , например с сечением в виде диффузора , со стороны выпускных отверстий межлопаточных каналов , крыльчатка , в зависимости от конфигурации рабочего колеса и направления движения рабочего тела, например в осевом или в радиальном направлении , примыкают с зазором к торцовому , или к цилиндрическому, либо к конусообразному газораспределительному аппарату , который содержит окна, с возможностью периодического их совмещения с выпускными отверстиями made straight or curved, for example radial and bent in the direction opposite to the rotation of the impeller, the inter-blade channels are made, for example, with a cross-section in the form of a diffuser, from the side of the outlet holes of the inter-blade channels, the impeller, depending on the configuration of the impeller and the direction of movement of the working fluid, for example in the axial or in the radial direction, adjacent with a gap to the end, or cylindrical, or cone-shaped gas distribution apparatus, which contains windows, with the possibility of their periodic alignment with the outlet openings
межлопаточных каналов крыльчатки, при её вращении , окна в газораспределительном аппарате и в распределителе выполнены таким образо , что образуют, по крайней мере две ступени давления нагнетания рабочего тела , например таким образом , что определённое количество межлопаточных каналов крыльчатки, со стороны впускных отверстий соединенных , посредством распределителя, с впускным трубопроводом, со стороны выпускных отверстий выходят в окно в газораспределительном аппарате , образующее первую ступень нагнетания давления и содержащее например диффузор и выпускной патрубок , соединённый, например соединительным трубопроводом, с другим окном в распределителе , выходящим к определённому количеству межлопаточных каналов крыльчатки со стороны впускных отверстий , при этом выпускные отверстия этих каналов крыльчатки выходят в окно в газораспределительном аппарате , inter-blade channels of the impeller, during its rotation, the windows in the gas distribution apparatus and in the distributor are designed in such a way that they form at least two stages of discharge pressure of the working fluid, for example in such a way that a certain number of inter-blade channels of the impeller, from the side of the inlet openings, are connected by distributor, with an inlet pipeline, from the side of the outlet openings they go out into a window in the gas distribution apparatus, forming the first stage of pressure injection and containing, for example, a diffuser and an outlet pipe, connected, for example, by a connecting pipeline, to another window in the distributor, opening to a certain number of inter-blade channels of the impeller with the sides of the inlet openings, while the outlet openings of these impeller channels exit into a window in the gas distribution apparatus,
образующее вторую ступень нагнетания давления и содержащее , например диффузор и
выпускной патрубок, например соединённый соединительным трубопроводом, посредством распределителя, с очередной , например с третьей ступенью давления нагнетания рабочего тела, , при этом количество межлопаточных каналов, forming a second pressure stage and containing, for example, a diffuser and exhaust pipe, for example connected by a connecting pipeline, via a distributor, with the next one, for example with the third stage of the working fluid discharge pressure, while the number of inter-blade channels,
одновременно соединенных с окнами в распределителе и с окнами в simultaneously connected to the windows in the distributor and to the windows in
газораспределительном аппарате в разных ступенях давления уменьшается по мере роста давления нагнетания и уменьшения объёма рабочего тела, последняя ступень нагнетания давления содержит например диффузор и выпускной патрубок, соединённый с gas distribution apparatus in different pressure stages decreases as the discharge pressure increases and the volume of the working fluid decreases; the last pressure stage contains, for example, a diffuser and an outlet pipe connected to
нагнетательным трубопроводом и потребителем , либо с каким- либо дополнительным компрессором , например в виде другой многоступенчатой турбомашины. discharge pipeline and consumer, or with some additional compressor, for example in the form of another multi-stage turbomachine.
2 Многоступенчатая турбомаши на , по п. 1, отличающаяся тем, что со стороны выпускных отверстий межлопаточных каналов , поверхность газораспределительного аппарата, расположенная между окнами , выполнена с возможностью периодического перекрытия полностью, либо частично, как минимум одного межлопаточного канала, при вращении крыльчатки , а со стороны впускных отверстий межлопаточных каналов, поверхность распределителя, расположенная между окнами, выполнена с возможностью периодического перекрытия полностью, либо частично, как минимум одного 2 Multi-stage turbomachine according to claim 1, characterized in that on the side of the outlet openings of the inter-blade channels, the surface of the gas distribution apparatus located between the windows is made with the possibility of periodically blocking completely or partially at least one inter-blade channel when the impeller rotates, and from the side of the inlet openings of the inter-blade channels, the surface of the distributor located between the windows is made with the possibility of periodically blocking completely or partially at least one
межлопаточного канала крыльчатки, при её вращении, например в момент перекрытия выпускного отверстия этого же канала газораспределительным аппаратом. the inter-blade channel of the impeller, during its rotation, for example, at the moment the outlet of the same channel is blocked by the gas distribution apparatus.
3. Многоступенчатая турбомашина , по п.1 или 2 , отличающаяся тем, что между последней и первой ступенями нагнетания давления выполнена дополнительная ступень выпуска сжатого рабочего тела, например таким образом, что в дополнительной ступени выпуска окно в газораспределительном аппарате на какое-то время соединено с 3. Multi-stage turbomachine according to claim 1 or 2, characterized in that between the last and first stages of pressure injection there is an additional stage of release of the compressed working fluid, for example in such a way that in the additional stage of release the window in the gas distribution apparatus is connected for some time With
выпускным отверстием как минимум одного канала крыльчатки, при этом впускное отверстие этого канала перекрыто распределителем, затем, при вращении крыльчатки , выпускное отверстие этого канала, может быть на определённое время, перекрыто газораспределительным аппаратом и открыто со стороны впускного отверстия в окно в распределителе, которое соединено с впускным трубопроводом, затем, при вращении крыльчатки, этот канал крыльчатки совмещён с окном в газораспределительном аппарате и с окном в распределителе в первой ступени нагнетания рабочего тела . the outlet of at least one channel of the impeller, while the inlet of this channel is blocked by the distributor, then, when the impeller rotates, the outlet of this channel can be blocked for a certain time by the gas distribution apparatus and open from the side of the inlet into the window in the distributor, which is connected with the inlet pipeline, then, when the impeller rotates, this impeller channel is combined with a window in the gas distribution apparatus and with a window in the distributor in the first stage of injection of the working fluid.
4 Многоступенчатая турбомашина , по п. 3, отличающаяся тем, что последняя ступень нагнетания давления выполнена таким образом, что выпускной патрубок выполнен в виде сопла активного потока эжектора ,выход которого соединён , например с 4 Multi-stage turbomachine according to claim 3, characterized in that the last stage of pressure injection is designed in such a way that the outlet pipe is made in the form of an active flow nozzle of an ejector, the outlet of which is connected, for example, to
потребителем сжатого рабочего тела, а вход эжектора соединён с дополнительной
ступенью выпуска рабочего гела , при этом со стороны впускных отверстий межлопаточные каналы крыльчатки, находящиеся в дополнительной ступени выпуска рабочего тела перекрыты распределителем. consumer of the compressed working fluid, and the ejector input is connected to an additional working gel release stage, while on the side of the inlet openings the inter-blade channels of the impeller, located in the additional working fluid release stage, are blocked by a distributor.
5. Многоступенчатая турбомашина , по п. 1 , или 2, отличающаяся тем, что 5. Multistage turbomachine according to claim 1 or 2, characterized in that
распределитель , лопатки крыльчатки, газораспределительный аппарат и другие элементы многоступенчатой турбомашины , образуют в одной турбомашине одновременно и турбину, и компрессор, и выполнены таким образом, что часть межлопаточных каналов одной и той же крыльчатки находятся в одной или в нескольких ступенях расширения рабочего тела в турбине , при этом другая часть межлопаточных каналов в этой же крыльчатке располагаются в одной или в нескольких ступенях нагнетания рабочего тела в компрессоре. distributor, impeller blades, gas distribution apparatus and other elements of a multi-stage turbomachine form both a turbine and a compressor in one turbomachine, and are designed in such a way that part of the inter-blade channels of the same impeller are located in one or several stages of expansion of the working fluid in the turbine , while the other part of the inter-blade channels in the same impeller is located in one or several stages of discharge of the working fluid in the compressor.
6. Многоступенчатая турбомашина, по п.1 , или 2 , отличающаяся тем, что распределитель или по крайней мере его часть, выполнен в виде входного направляющего аппарата, например с возможностью регулирования сечения окон распределителя, а в окнах распределителя, например выполнены направляющие лопатки , например поворотные. 6. Multistage turbomachine according to claim 1 or 2, characterized in that the distributor, or at least part of it, is made in the form of an inlet guide vane, for example, with the ability to regulate the cross-section of the distributor windows, and in the distributor windows, for example, guide vanes are made, for example rotary.
7. Многоступенчатая турбомашина, по п.1 , или 2, отличающаяся тем, что 7. Multistage turbomachine according to claim 1 or 2, characterized in that
газораспределительный аппарат, лопатки крыльчатки и распределитель выполнены таким образом , что в момент перехода межлопаточного канала из ступени высокого давления в ступень более низкого давления первым начинает открываться выпускное отверстие межлоиаточного канала крыльчатки , при этом впускное отверстие этого межлопаточного канала на больший период времени перекрыто распределителем. The gas distribution apparatus, the impeller blades and the distributor are designed in such a way that at the moment of transition of the inter-blade channel from the high-pressure stage to the lower-pressure stage, the outlet of the inter-blade channel of the impeller begins to open first, while the inlet of this inter-blade channel is blocked by the distributor for a longer period of time.
8. Многоступенчатая турбомашина , по п.1 или2 , отличающаяся тем, что 8. Multistage turbomachine according to claim 1 or 2, characterized in that
соединительные трубопроводы содержат теплообменники отвода тепла. The connecting pipelines contain heat removal heat exchangers.
9 . Многоступенчатая турбомашина , по п.1 или 2, отличающаяся тем , что 9 . Multistage turbomachine according to claim 1 or 2, characterized in that
межлопаточные каналы одного рабочего колеса и окна в газораспределительном аппарате и распределителе образуют, например две или более симметрично выполненные одинаковые ступени сжатия рабочего тела. the inter-blade channels of one impeller and the windows in the gas distribution apparatus and distributor form, for example, two or more symmetrically executed identical compression stages of the working fluid.
10 . Многоступенчатая турбомашина , по п.1 или 2, отличающаяся тем , что в корпусе , на одном валу, либо соосно , либо на различных валах с общим либо с раздельными приводами выполнены , например две крыльчатки или более, например 10 . Multistage turbomachine according to claim 1 or 2, characterized in that in the housing, on one shaft, either coaxially, or on different shafts with a common or separate drives, for example, two or more impellers are made, for example
последовательно соединённые между собой соединительными трубопроводами.
connected in series with connecting pipelines.
1 1. Многоступенчатая турбомашина , по п.1 или 2 , отличающаяся тем , что корпус выполнен герметичным , впускной трубопровод соединён, например с испарительной ёмкостью , содержащей теплообменник по подводу тепла, а выпускной патрубок соединён например с конденсатором содержащим теплообменник по отводу тепла , при этом конденсатор и испарительная ёмкость соединены трубопроводом, содержащим дроссельный вентиль. 1 1. Multistage turbomachine according to claim 1 or 2, characterized in that the housing is sealed, the inlet pipeline is connected, for example, to an evaporation tank containing a heat exchanger for heat supply, and the outlet pipe is connected, for example, to a condenser containing a heat exchanger for heat removal, with In this case, the condenser and the evaporation tank are connected by a pipeline containing a throttle valve.
12. Многоступенчатая турбомашина , но п.1 или 2, отличающаяся тем что, крыльчатка рабочего колеса выполнена закрытого типа и содержит лопатки, выполненные между двух поверхностей и образующие межлопаточные каналы с впускными и выпускными отверстиями 12. Multi-stage turbomachine, but claim 1 or 2, characterized in that the impeller of the impeller is of a closed type and contains blades made between two surfaces and forming inter-blade channels with inlet and outlet holes
13 Многоступенчатая турбомашина по п. 1или 2, отличающаяся тем, что отверстия в межлопаточных каналах крыльчатки являются поочерёдно впускными и выпускными , к крыльчатке с обеих сторон, со стороны отверстий в межлопаточных каналах, примыкают с зазором одновременно и газораспределительный аппарат и распределитель , например таким образом , что в первой ступени нагнетания рабочего тела впускной патрубок соединён с окном в распределителе , выходящим к отверстиям в каналах крыльчатки, которые с другой стороны, выходят к окну газораспределительного аппарата , например содержащему лопаточный диффузор и соединённому ,например соединительным трубопроводом с окном, выполненного с этой же стороны крыльчатки распределителя во второй ступени нагнетания давления , при этом, в этой ступени, с другой стороны крыльчатки, отверстия каналов выходят к окну, в газораспределительном аппарате , например содержащему лопаточный диффузор и соединённому.например с выпускным патрубком и далее ,например с потребителем сжатого рабочего тела , либо, например посредством соединительного трубопровода это окно в газораспределительном аппарате подключено к окну в распределителе , расположенному с этой же стороны крыльчатки и выходящему в очередную ступень нагнетания давления. 13 Multi-stage turbomachine according to claim 1 or 2, characterized in that the holes in the inter-blade channels of the impeller are alternately inlet and outlet, the gas distribution apparatus and the distributor are adjacent to the impeller on both sides, from the side of the holes in the inter-blade channels, with a gap, for example in this way that in the first stage of injection of the working fluid, the inlet pipe is connected to a window in the distributor, which opens to the holes in the impeller channels, which, on the other hand, open to the window of the gas distribution apparatus, for example, containing a blade diffuser and connected, for example, by a connecting pipeline with a window made with this on the same side of the distributor impeller in the second stage of pressure injection, while in this stage, on the other side of the impeller, the channel openings open to a window in a gas distribution apparatus, for example, containing a blade diffuser and connected, for example, to the outlet pipe and further, for example, to a compressed consumer working fluid, or, for example, by means of a connecting pipeline, this window in the gas distribution apparatus is connected to a window in the distributor, located on the same side of the impeller and leading to the next pressure injection stage.
14. Многоступенчатая турбомашина , с системами управления контроля защиты ,и.т.п., содержащая вентилируемый либо герметичный корпус, внутри которого на валу установлено, по крайней мере одно рабочее колесо с лопаточной крыльчаткой , в которой, в зависимости от её конфигурации образованы радиальные, или осевые , или радиалыю-осевые, или осе - радиальные межлопаточные каналы, отличающаяся тем, что, со стороны выпускных отверстий межлопаточных каналов крыльчатки установлен с зазором распределитель, выполненный с возможностью периодического совмещения
выпускных отверстий межлопаточных каналов, при вращении крыльчатки , посредством окон, выполненных в распределителе, например как минимум с одним соединительным трубопроводом подачи рабочего тела, а затем, по ходу вращения рабочего колеса, с выпускным патрубком, лопатки крыльчатки выполнены , например прямолинейными или криволинейными, например корытообразными , например радиальными и загнутыми в сторону противоположную вращению крыльчатки и образуют 14. Multi-stage turbomachine, with control systems for protection control, etc., containing a ventilated or sealed housing, inside of which at least one impeller with a blade impeller is installed on the shaft, in which, depending on its configuration, radial , or axial, or radial-axial, or axial-radial inter-blade channels, characterized in that, on the side of the outlet holes of the inter-blade channels of the impeller, a distributor is installed with a gap, made with the possibility of periodic alignment outlet openings of the inter-blade channels, when the impeller rotates, through windows made in the distributor, for example with at least one connecting pipeline for supplying the working fluid, and then, in the direction of rotation of the impeller, with the outlet pipe, the impeller blades are made, for example, rectilinear or curved, for example trough-shaped, for example radial and bent in the direction opposite to the rotation of the impeller and form
межлопаточные каналы с сечением, например конфузорно- диффузорным , прямым или конфузорым , со стороны впускных отверстий межлопаточных каналов , крыльчатка , в зависимости от конфигурации рабочего колеса и направления движения рабочего тела, например в осевом или в радиальном направлении , примыкают с зазором к торцовому , или к цилиндрическому, либо к конусообразному газораспределительному аппарату , содержащему окна, с возможностью периодического их совмещения с впускными отверстиями межлопаточных каналов крыльчатки, при её вращении, при этом, окна в газораспределительном аппарате выполнены таким образом, что представляют собой сопловой аппарат, например в виде установленных в окнах ряда лопаток, образующих сопла , например конфузорные, или конфузорно-диффузорные и направленные на лопатки крыльчатки, по ходу её вращения, рабочее колесо, газораспределительный аппарат и распределитель образуют ступени расширения рабочего тела таким образом , что определённое количество межлопаточных каналов крыльчатки, со стороны впускных отверстий и соплового аппарата , соединенных , посредством inter-blade channels with a cross-section, for example, confuser-diffuser, straight or confuser, on the side of the inlet openings of the inter-blade channels, the impeller, depending on the configuration of the impeller and the direction of movement of the working fluid, for example in the axial or radial direction, is adjacent with a gap to the end one, or to a cylindrical or cone-shaped gas distribution apparatus containing windows, with the possibility of periodically combining them with the inlet openings of the inter-blade channels of the impeller, during its rotation, while the windows in the gas distribution apparatus are designed in such a way that they represent a nozzle apparatus, for example, in the form of installed in windows of a number of blades forming nozzles, for example confuser, or confuser-diffuser and directed towards the blades of the impeller, in the course of its rotation, the impeller, gas distribution apparatus and distributor form expansion stages of the working fluid in such a way that a certain number of inter-blade channels of the impeller, on the inlet side holes and nozzle apparatus connected by means of
газораспределительного аппарата с впускным патрубком , выходят со стороны выпускных отверстий в окно в распределителе выпуска рабочего тела из первой ступени расширения , соединённое , например соединительным трубопроводом с окном в газораспределительном аппарате , образующему , посредством соплового аппарата, определённого количества межлопаточных каналов крыльчатки и очередного окна в распределителе вторую ступень расширения рабочего тела, например соединённую посредством соединительного трубопровода , газораспределительного аппарата и соплового аппарата с очередной , например третьей ступенью расширения рабочего тела, при этом последняя ступень расширения рабочего тела содержит выпускной патрубок , соединённый , например с атмосферой , с очередной расширительной машиной , или с соплом реактивного двигателя, а количество и, например, объём межлопаточных каналов , соединённых одновременно с определёнными окнами в распределителе и в газораспределительном аппарате, в разных ступенях расширения
рабочего тела, увеличивается по мере падения давления и температуры рабочего тела в разных ступенях расширения. gas distribution apparatus with an inlet pipe, exit from the side of the outlet openings into a window in the distributor for the release of the working fluid from the first expansion stage, connected, for example, by a connecting pipeline with a window in the gas distribution apparatus, forming, through the nozzle apparatus, a certain number of inter-blade channels of the impeller and the next window in the distributor a second stage of expansion of the working fluid, for example connected through a connecting pipeline, gas distribution apparatus and nozzle apparatus with the next one, for example the third stage of expansion of the working fluid, while the last stage of expansion of the working fluid contains an outlet pipe connected, for example, to the atmosphere, with the next expansion machine, or with a jet engine nozzle, and the number and, for example, volume of inter-blade channels connected simultaneously to certain windows in the distributor and in the gas distribution apparatus, in different expansion stages working fluid increases as the pressure and temperature of the working fluid drops in different stages of expansion.
15. Многоступенчатая турбомашина , по п.14, отличающаяся тем, что соединительные трубопроводы содержат теплообменники подвода тепла. 15. Multistage turbomachine according to claim 14, characterized in that the connecting pipelines contain heat exchangers for heat supply.
16 . Многоступенчатая турбомашина , по п.14, отличающаяся тем , что межлопаточные каналы одного рабочего колеса и окна в газораспределительном аппарате и 16 . Multistage turbomachine according to claim 14, characterized in that the inter-blade channels of one impeller and windows in the gas distribution apparatus and
распределителе образуют, например две или более симметрично выполненные the distributor form, for example, two or more symmetrically designed
одинаковые ступени расширения рабочего тела. identical stages of expansion of the working fluid.
17. Многоступенчатая турбомашина , по п. 14, отличающаяся тем что, крыльчатка рабочего колеса выполнена закрытого типа и содержит лопатки, выполненные между двух поверхностей и образующие межлопаточные каналы с впускными и выпускными отверстиями 17. Multi-stage turbomachine according to claim 14, characterized in that the impeller impeller is of a closed type and contains blades made between two surfaces and forming inter-blade channels with inlet and outlet holes
18. Многоступенчатая турбомашина , по п. 14, отличающаяся тем, что содержит как минимум два рабочих колеса, расположенные в одном корпусе, рабочие колёса установлены на одном, либо на отдельных валах, например соосно и выполнены, например таким образом, что перед впускными отверстиями межлопаточных каналов первой крыльчатки выполнен газораспределительный аппарат, в окнах которого выполнены , например лопаточные сопловые аппараты , выпускные отверстия межлопаточных каналов первого колеса , выходят в промежуточный лопаточный сопловой аппарат, установленный в корпусе с зазором к впускным отверстиям межлопаточных каналов второго колеса , выпускные отверстия которых выходят к распределителю , в окнах которого выполнен как минимум один соединительный трубопровод , соединённый с окном в газораспределительном аппарате первого колеса , и выпускной патрубок , соединённый , например с соплом реактивного двигателя с атмосферой или с другой расширительной машиной, при этом первая ступень расширения рабочего тела выполнена в газораспределительном аппарате и в части межлопаточных каналов первого рабочего колеса, вторая ступень расширения выполнена в промежуточном сопловом аппарате и в части межлопаточных каналов второго рабочего колеса, соответственно третья ступень расширения выполнена в газораспределительном аппарате и в части межлопаточных каналов первого колеса, а четвёртая ступень расширения выполнена в промежуточном сопловом аппарате и в части межлопаточных каналов второго рабочего колеса турбомашины .
18. Multistage turbomachine according to claim 14, characterized in that it contains at least two impellers located in one housing, the impellers are installed on one or on separate shafts, for example coaxially and are made, for example, in such a way that in front of the inlet holes inter-blade channels of the first impeller, a gas distribution apparatus is made, in the windows of which are made, for example, blade nozzle devices, the outlet holes of the inter-blade channels of the first wheel, exit into the intermediate blade nozzle device, installed in the housing with a gap to the inlet holes of the inter-blade channels of the second wheel, the outlet holes of which go to distributor, in the windows of which there is at least one connecting pipeline connected to the window in the gas distribution apparatus of the first wheel, and an outlet pipe connected, for example, to the nozzle of a jet engine with atmosphere or to another expansion machine, while the first stage of expansion of the working fluid is made in the gas distribution apparatus and in part of the inter-blade channels of the first impeller, the second stage of expansion is made in the intermediate nozzle apparatus and in part of the inter-blade channels of the second impeller, respectively, the third stage of expansion is made in the gas distribution apparatus and in part of the inter-blade channels of the first wheel, and the fourth stage of expansion is made in the intermediate nozzle apparatus and in part of the interblade channels of the second impeller of the turbomachine.
19. Многоступенчатая турбомашина , по п. 14, отличающаяся тем, что содержит как минимум два рабочих колеса, расположенные в одном корпусе , рабочие колёса установлены на отдельных валах , например соосно, с возможностью вращения в противоположные стороны, и выполнены, например таким образом, что перед 19. Multistage turbomachine according to claim 14, characterized in that it contains at least two impellers located in one housing, the impellers are installed on separate shafts, for example coaxially, with the possibility of rotation in opposite directions, and are made, for example, in such a way what's before
впускными отверстиями межлопаточных каналов первой крыльчатки выполнен газораспределительный аппарат, в окнах которого выполнены , например лопаточные сопловые аппараты , выпускные отверстия межлопаточных каналов первого колеса , выходят с зазором к впускным отверстиям межлопаточных каналов второго колеса , выпускные отверстия которых выходят к распределителю , в окнах которого выполнен как минимум один соединительный трубопровод , соединённый с окном в the inlet holes of the inter-blade channels of the first impeller are made of a gas distribution apparatus, in the windows of which are made, for example, blade nozzle devices, the outlet holes of the inter-blade channels of the first wheel, exit with a gap to the inlet holes of the inter-blade channels of the second wheel, the outlet holes of which go to the distributor, in the windows of which it is made as at least one connecting pipeline connected to the window in
газораспределительном аппарате первого колеса , и выпускной патрубок , соединённый, например с соплом реактивного двигателя, с атмосферой, или с другой расширительной машиной, при этом первая ступень расширения рабочего тела выполнена в gas distribution apparatus of the first wheel, and an outlet pipe connected, for example, to the nozzle of a jet engine, to the atmosphere, or to another expansion machine, while the first stage of expansion of the working fluid is made in
газораспределительном аппарате и в части межлопаточных каналов первого рабочего колеса, вторая ступень расширения выполнена в части межлопаточных каналов второго рабочего колеса, соответственно, третья ступень расширения выполнена в gas distribution apparatus and in part of the inter-blade channels of the first impeller, the second stage of expansion is made in part of the inter-blade channels of the second impeller, respectively, the third stage of expansion is made in
газораспределительном аппарате и в части межлопаточных каналов первого колеса, а четвёртая ступень расширения выполнена в части межлопаточных каналов второго колеса турбомашины. gas distribution apparatus and in part of the inter-blade channels of the first wheel, and the fourth expansion stage is made in part of the inter-blade channels of the second wheel of the turbomachine.
20. Многоступенчатая турбомашина , по п. 14 , отличающаяся тем, что как минимум две многоступенчатые турбомашины в отдельных корпусах , связанные между собой, например соединительными трубопроводами последовательно либо непоследовательно, например таким образом , что первая ступень расширения рабочего тела выполнена в одном колесе, в одной турбомашине , а вторая ступень расширения выполнена в одном колесе , в другой турбомашине , соответственно, например третья ступень расширения, выполнена, например, в колесе первой турбомашины, а например четвёртая ступень расширения , выполнена в колесе во второй турбомашине , при этом оба колеса или обе турбомашины выполнены на одном валу , либо на отдельных валах, например соосно. 20. Multistage turbomachine according to claim 14, characterized in that at least two multistage turbomachines in separate housings are connected to each other, for example by connecting pipelines sequentially or non-sequentially, for example in such a way that the first stage of expansion of the working fluid is made in one wheel, in one turbomachine, and the second expansion stage is made in one wheel, in another turbomachine, respectively, for example, the third expansion stage is made, for example, in the wheel of the first turbomachine, and for example, the fourth expansion stage is made in the wheel in the second turbomachine, while both wheels or both turbomachines are made on the same shaft, or on separate shafts, for example coaxially.
21. Многоступенчатая турбомашина , по п.14 , отличающаяся тем, что сопла соплового аппарата выполнены с возможностью изменения своего сечения, например, поворотными , например с возможностью изменения направления подачи на лопатки рабочего тела и , соответственно, изменения направления вращения крыльчатки рабочего колеса.
21. Multistage turbomachine according to claim 14, characterized in that the nozzles of the nozzle apparatus are made with the ability to change their cross-section, for example, rotary, for example, with the ability to change the direction of supply to the blades of the working fluid and, accordingly, change the direction of rotation of the impeller impeller.
22. Многоступенчатая турбомашина , по п. 14, отличающаяся тем, что распределитель , лопатки крыльчатки, газораспределительный аппарат и другие элементы 22. Multistage turbomachine according to claim 14, characterized in that the distributor, impeller blades, gas distribution apparatus and other elements
многоступенчатой турбомашины , образуют в одной турбомашине одновременно и турбину, и компрессор, и выполнены таким образом, что часть межлопаточных каналов одной и той же крыльчатки находятся в одной или в нескольких ступенях расширения рабочего тела в турбине , при этом другая часть межлопаточных каналов в этой же крыльчатке располагаются в одной или в нескольких ступенях нагнетания рабочего тела в компрессоре. multi-stage turbomachine, form both a turbine and a compressor in one turbomachine, and are designed in such a way that part of the inter-blade channels of the same impeller are located in one or several stages of expansion of the working fluid in the turbine, while the other part of the inter-blade channels is in the same The impellers are located in one or several stages of discharge of the working fluid in the compressor.
23. Многоступенчатая турбомашина , по п. 14 отличающаяся тем, что выполнена в виде центробежной турбины , при этом распределитель , лопатки крыльчатки и 23. Multistage turbomachine, according to claim 14, characterized in that it is made in the form of a centrifugal turbine, with a distributor, impeller blades and
газораспределительный аппарат, сопловой аппарат и другие элементы многоступенчатой турбомашины выполнены таким образом, что крыльчатка рабочего колеса выполнена радиальной , впускные отверстия межлопаточных каналов и примыкающий к ним сопловой аппарат выполнены со стороны вала , а выпускные отверстия межлопаточных каналов , распределитель и выпускные патрубки выполнены со стороны внешнего радиуса рабочего колеса крыльчатки. the gas distribution apparatus, the nozzle apparatus and other elements of the multi-stage turbomachine are made in such a way that the impeller impeller is made radial, the inlet openings of the inter-blade channels and the adjacent nozzle apparatus are made from the shaft side, and the outlet openings of the inter-blade channels, the distributor and the outlet pipes are made from the outer side radius of the impeller impeller.
24. Многоступенчатая турбомашина по п. 14, отличающаяся тем, что со стороны впускных отверстий межлопаточных каналов , поверхность газораспределительного аппарата, примыкающая с зазором к крыльчатке и расположенная между окнами , выполнена с возможностью периодического перекрытия полностью, либо частично, как минимум одного межлопаточного канала при вращении крыльчатки, а со стороны выпускных отверстий поверхность распределителя выполненная между окнами, выполнена с возможностью периодического перекрытия полностью, либо частично как минимум одного межлопаточного канала крыльчатки , например в момент его перекрытия со стороны впускного отверстия газораспределительным аппаратом. 24. Multi-stage turbomachine according to claim 14, characterized in that on the side of the inlet openings of the inter-blade channels, the surface of the gas distribution apparatus, adjacent with a gap to the impeller and located between the windows, is made with the possibility of periodically blocking completely or partially at least one inter-blade channel at rotation of the impeller, and on the side of the outlet holes, the surface of the distributor made between the windows is made with the possibility of periodically blocking completely or partially at least one inter-blade channel of the impeller, for example, at the moment of its blocking from the inlet side by the gas distribution apparatus.
25. Многоступенчатая турбомашина по п. 14 , отличающаяся тем, что отверстия в межлопаточных каналах крыльчатки являются поочерёдно впускными и выпускными , к крыльчатке с обеих сторон, со стороны отверстий в межлопаточных каналах, примыкают с зазором газораспределительный аппарат и распределитель одновременно , таким образом , что например в турбинах, в первой ступени расширения окно в 25. Multi-stage turbomachine according to claim 14, characterized in that the holes in the inter-blade channels of the impeller are alternately inlet and outlet, the gas distribution apparatus and the distributor are adjacent to the impeller on both sides, from the side of the holes in the inter-blade channels, with a gap, so that for example in turbines, in the first stage of expansion there is a window in
газораспределительном аппарате посредством сопел совмещено с отверстиями в межлопаточных каналах выходящих с другой стороны к окну в распределителе соединённому, например соединительным трубопроводом с окном
газораспределительного аппарата, выполненного с этой же стороны крыльчатки , которое посредством сопел выходит к межлопаточным каналам крыльчатки во второй ступени расширения рабочего тела , при этом с другой стороны, межлопаточные каналы крыльчатки выходят к окну в распределителе соединённому с выпускным патрубком, либо, например, окно в распределителе посредством, например соединительного трубопровода , соединено с окном выполненного с этой же стороны крыльчатки газораспределительного аппарата , выходящего , посредством сопел к межлопаточным каналам крыльчатки в третьей ступени расширения рабочего тела , а с другой стороны эти каналы крыльчатки выходят к распределителю, соединённому с выпускным патрубком, либо с очередной ступенью расширения рабочего тела.
in the gas distribution apparatus, by means of nozzles, it is combined with holes in the inter-blade channels exiting on the other side to a window in the distributor connected, for example, by a connecting pipeline to the window gas distribution apparatus, made on the same side of the impeller, which, through nozzles, goes to the inter-blade channels of the impeller in the second stage of expansion of the working fluid, while on the other hand, the inter-blade channels of the impeller go to a window in the distributor connected to the outlet pipe, or, for example, a window in the distributor by means of, for example, a connecting pipeline, connected to a window made on the same side of the impeller of the gas distribution apparatus, which exits, through nozzles, to the inter-blade channels of the impeller in the third stage of expansion of the working fluid, and on the other side, these impeller channels exit to the distributor connected to the outlet pipe, or with the next stage of expansion of the working fluid.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012124190/06A RU2012124190A (en) | 2012-06-09 | 2012-06-09 | MULTI-STAGE TURBO MACHINE |
RU2012124190 | 2012-06-09 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2013184042A2 true WO2013184042A2 (en) | 2013-12-12 |
WO2013184042A3 WO2013184042A3 (en) | 2014-01-30 |
Family
ID=49712784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2013/000479 WO2013184042A2 (en) | 2012-06-09 | 2013-06-10 | Multistage turbomachine (variants) |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2012124190A (en) |
WO (1) | WO2013184042A2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11156152B2 (en) | 2018-02-27 | 2021-10-26 | Borgwarner Inc. | Waste heat recovery system with nozzle block including geometrically different nozzles and turbine expander for the same |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE24813C1 (en) * | 1908-05-23 | |||
US3164369A (en) * | 1962-10-24 | 1965-01-05 | Warner L Stewart | Multistage multiple-reentry turbine |
US3869220A (en) * | 1972-02-23 | 1975-03-04 | Secr Defence Brit | Rotary machines |
FR2313565A1 (en) * | 1975-06-02 | 1976-12-31 | Gen Electric | GAS TURBINE ENGINE WITH ADJUSTABLE BY-PASS AND PROCESS FOR CONTROL OF THIS ENGINE |
DE3407292A1 (en) * | 1984-02-29 | 1984-10-04 | Helmut 7101 Löwenstein Hübner | Single disc gas turbine |
SU1163020A1 (en) * | 1983-07-05 | 1985-06-23 | Kd Polt Inst | Method of operation of air-accumulating gas turbine plant with underground accumulator |
SU1438324A1 (en) * | 1986-05-05 | 1995-09-10 | Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Gas turbine wheel |
RU2362034C2 (en) * | 2006-03-06 | 2009-07-20 | Владимир Николаевич Костюков | Pulse gas-turbine engine (versions) |
-
2012
- 2012-06-09 RU RU2012124190/06A patent/RU2012124190A/en not_active Application Discontinuation
-
2013
- 2013-06-10 WO PCT/RU2013/000479 patent/WO2013184042A2/en active Application Filing
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE24813C1 (en) * | 1908-05-23 | |||
US3164369A (en) * | 1962-10-24 | 1965-01-05 | Warner L Stewart | Multistage multiple-reentry turbine |
US3869220A (en) * | 1972-02-23 | 1975-03-04 | Secr Defence Brit | Rotary machines |
FR2313565A1 (en) * | 1975-06-02 | 1976-12-31 | Gen Electric | GAS TURBINE ENGINE WITH ADJUSTABLE BY-PASS AND PROCESS FOR CONTROL OF THIS ENGINE |
SU1163020A1 (en) * | 1983-07-05 | 1985-06-23 | Kd Polt Inst | Method of operation of air-accumulating gas turbine plant with underground accumulator |
DE3407292A1 (en) * | 1984-02-29 | 1984-10-04 | Helmut 7101 Löwenstein Hübner | Single disc gas turbine |
SU1438324A1 (en) * | 1986-05-05 | 1995-09-10 | Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Gas turbine wheel |
RU2362034C2 (en) * | 2006-03-06 | 2009-07-20 | Владимир Николаевич Костюков | Pulse gas-turbine engine (versions) |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ARSENEV L. V. ET AL.: 'Mashinostroenie, Leningradskoe otdelenie' KOMBINIROVANNYE USTANOVKI S GAZOVYMI TURBINAMI. 1982, LENINGRAD, page 11 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11156152B2 (en) | 2018-02-27 | 2021-10-26 | Borgwarner Inc. | Waste heat recovery system with nozzle block including geometrically different nozzles and turbine expander for the same |
US11560833B2 (en) | 2018-02-27 | 2023-01-24 | Borgwarner Inc. | Waste heat recovery system with nozzle block including geometrically different nozzles and turbine expander for the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013184042A3 (en) | 2014-01-30 |
RU2012124190A (en) | 2013-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3318743B1 (en) | Intercooled cooled cooling integrated air cycle machine | |
Weiß | Volumetric expander versus turbine–which is the better choice for small ORC plants | |
JP5863320B2 (en) | Centrifugal compressor | |
JP5536804B2 (en) | Reversible gas inlet and outlet system for fluid rotating machinery | |
US11306734B2 (en) | Centrifugal compressor | |
US8047809B2 (en) | Modular air compression apparatus with separate platform arrangement | |
EP3318742B1 (en) | Intercooled cooling air heat exchanger arrangement | |
WO2016160489A1 (en) | Impeller with offset splitter blades | |
US10247450B2 (en) | Device and method for converting thermal energy | |
EP3274592A1 (en) | Apparatus, system, and method for compressing a process fluid | |
CN103717903A (en) | Multistage centrifugal turbomachine | |
EP3517729B1 (en) | A multi-stage radial turboexpander | |
CN105518309B (en) | Rotating machinery | |
WO2016071712A1 (en) | Compressor and turbocharger | |
US9228495B2 (en) | Vortex reducer | |
WO2013184042A2 (en) | Multistage turbomachine (variants) | |
JP2018135836A (en) | Centrifugal compressor | |
KR102567540B1 (en) | Turbine | |
CN219220746U (en) | Centripetal turbine driven centrifugal working medium pump and organic Rankine cycle system | |
US20180058261A1 (en) | Turbine | |
WO2008054254A2 (en) | Centrifugal positive-displacement dynamic machine | |
RU2330186C1 (en) | Centrifugal steam and gas hydraulic machine | |
US20180023412A1 (en) | Radial centrifugal turbomachine | |
RU2374493C2 (en) | Centrifugal steam-gas-hydraulic machine (versions) | |
RU2564756C1 (en) | Centrifugal vaned machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13800670 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |