CS244628B1 - Brzdicí zařízeni expanzní turbiny - Google Patents

Abstract

Podstata brzdícího zařízení, generujícího elektrickou energii u vysoceotáčkových expanzních turbin, používaných pro kryogenická zařízení spočívá v tom, že sestává ze statoru s indukčními cívkami /7/ a rotoru /1/, na jehož konci je připevněno pracovní kolo /10/, přičemž střední část /2/ rotoru /1/ spočívá v souosé budicí cívce /3/, která je nepohyblivá. Obvod 75/ magnetického pole statoru je opatřen póly /6/, pod kterými jsou na rotoru /1/ vytvořený,vyniklé pólové nástavce /4/. Počet těchto pólových nástavců /4/ může být jiný, než počet pólů /6/ a polově nástavce /4/ mohou být vytvořeny po celé délce rotoru /1/.

Description

Vynález se týká brzdícího zařízení, určeného zejména pro vysoceotáčkové expanzní turbíny kryogennlch zařízení.

Doposud se pro brzdění vysoceotáčkové expanzní turbiny používají kompresory, případně vířivé nebo kapalinové brzdy. Nevýhodou těchto zařízení je toj že jak kompresory, tak vířivé nebo kapalinové brzdy pracují pouze za teplot blízkých teplotě okolí.

Protože vlastní průtočná část expanzní trubiny pracuje za nízké teploty, dochází ke vzniku nežádoucích tepelných toků a tím i ztrát chladicího výkonu expanzní turbiny. Použití synchronních generátorů elektrického proudu není u vysoceotáčkových turbin možné, nebol vysoké otáčky /300 000 - 500 000 ot.min“¹/ neumožňují umístění budících cívek nebo permanentních magnetů do rotoru.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny brzdicím zařízením podle vynálezu, sestávajíím ze statoru s indukčními cívkami a rotoru, na jehož konci spočívá pracovní kolo expanzní turbiny, kde podstata vynálezu spočívá v tom, že střední část rotoru je obklopena souosou budicí cívkou magnetického pole, přičemž pod póly obvodu magnetického pole statoru jsou na rotoru vytvořeny vyniklé pólové nástavce.

Počet těchto pólových nástavců může být jiný, než počet pólů obvodu magnetického pole statoru. Pólové nástavce mohou být vytvořeny po celé délce rotoru, mezi póly obvodu magnetického pole. Nutný stejnosměrný magnetický tok je v rotoru vytvářen stojící budicí cívkou.

Magnetický obvod brzdicího zařízení je přes vyniklé pólové nástavce rotoru uzavírán obvody magnetického pole statoru, v jejichž cívkách se indukuje střídavé elektrické napětí.

Výhody zařízení podle vynálezu spočívají v tom, že zařízení může pracovat za nízkých teplot, čímž jsou omezeny nežádoucí tepelné toky k průtočné části expanzní turbiny. Brzděný výkon je přitom odváděn v podobé elektrické energie mimo zařízení.

Na přiložených obrázcích je znázorněn příklad provedení brzdicího zařízení expanzní turbiny podle vynálezu. Obr. 1 představuje podélný řez a obr. 2 příčný řez brzdicím zařízením v místě pólových nástavců.

Rotor X je uložený v radiálních ložiskách g a axiálních ložiskách £. Na konci rotoru je upevněno pracovní kolo 10. Střední část 2 rotoru X je vložena do souosé válcové budící cívky χ. Vyniklé pólové nástavce X rotoru se otáčejí pod póly 6 obvodů £ magnetického pole statoru.

Obvody £ magnetického pole statoru procházejí indukčními cívkami Na volný konec rotoru X je možno nasadit pracovní kolo druhé expanzní turbiny nebo nízkoteplotního kompresoru. Jf případě, že výkon expanzní turbiny je nižší než příkon kompresoru, je možné napájet stator střídavým proudem. Brzdící zařízení bude pracovat jako motor pohánějící expanzní turbinu s kompresorem.

Magnetický tok, vyvolaný stejnosměrným budicím proudem, procházejícím cívkou X, prochází rotorem χ ve směru osy, pólovými nástavci χ rotoru X vstupuje do obvodů £ magnetického pole statoru, kterými se přes pólové nástavce χ rotoru X na opačné straně budící cívky X vrací zpět do rotoru X*

Při otáčení rotoru X se překrýváním pólových nástavců X rotoru X a pólů 6 obvodu £ magnetického pole statoru mění magnetický tok, procházející obvody £ magnetického pole statoru, čímž se v cívkách 2 indukuje napětí, a spojením se zátěží lze brzděný výkon odvádět v podobě elektrické energie.

Rychlost otáčení rotoru X je zgišlována z frekvence indukovaného' napětí a regulována změnou budícího proudu. Při napájení budící cívky J stejnosměrným proudem a vek 2 střídavým proudem o zvyěující se frekvenci, dojde k otáěení rotoru J., běh dynamických axiálních ložisek 2 ^a radiálních ložisek 8, případně umožní teplotního kompresoru v případě, že jeho příkon je větěí než výkon expanzní indukčních cícož usnadní roz pohon nízkoturbiny.

Claims (3)

1. Brzdicí zařízení expanzní turbiny, sestávající ze statoru s indukčními cívkami a rotoru, na jehož konci je upevhěno pracovní kolo, vyznačující se tím, že střední část /2/ rotoru /1/ je obklopena souosou budicí cívkou /3/, přičemž pod póly /6/ obvodu /5/ magnetického pole statoru jsou na rotoru /1/ vytvořeny vyniklé pólové nástavce /4/.

2. Brzdicí zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že počet vyniklých pólových nástavců /4/ rotoru /1/ je jiný, než počet pólů /6/ obvodu /5/ magnetického pole statoru.

3. Brzdicí zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že pólové nástavce /4/ jsou vytvořeny po celé délce rotoru /1/, mezi póly /6/ obvodu /5/ magnetického pole.