CS255137B1 - Expansion turbine - Google Patents

Expansion turbine Download PDF

Info

Publication number
CS255137B1
CS255137B1 CS863433A CS343386A CS255137B1 CS 255137 B1 CS255137 B1 CS 255137B1 CS 863433 A CS863433 A CS 863433A CS 343386 A CS343386 A CS 343386A CS 255137 B1 CS255137 B1 CS 255137B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
plate
vanes
distributor
guide body
cover
Prior art date
Application number
CS863433A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS343386A1 (en
Inventor
Pavel Schustr
Frantisek Mateja
Martin Vins
Vladimir Liska
Original Assignee
Pavel Schustr
Frantisek Mateja
Martin Vins
Vladimir Liska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pavel Schustr, Frantisek Mateja, Martin Vins, Vladimir Liska filed Critical Pavel Schustr
Priority to CS863433A priority Critical patent/CS255137B1/en
Priority to CH1562/87A priority patent/CH672019A5/de
Priority to DE19873715225 priority patent/DE3715225A1/en
Publication of CS343386A1 publication Critical patent/CS343386A1/en
Publication of CS255137B1 publication Critical patent/CS255137B1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B11/00—Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines
    • F25B11/02—Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines as expanders
    • F25B11/04—Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines as expanders centrifugal type
    • 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
    • F01D1/06—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 radially
    • F01D1/08—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 radially having inward flow
    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/14—Casings modified therefor
    • F01D25/145—Thermally insulated casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

The invention relates to a high-speed expansion turbine for achieving low temperatures, which is preferably intended for cryogenic installations with low refrigerating capacities. The turbine contains an impeller 1 fastened on a shaft 19 mounted in the bearing part 17 of the turbine and a low-temperature part with a guide body 3. The guide body 3 has distributing blades 2 and guide blades 4 and is fastened on the end side to a bottom plate 14, to which a casing 7 surrounding the end edges of the distributing blades 2 and of the guide blades 4 of the guide body is also detachably fastened. The position of the guide body 3 and of the casing 7 on the plate 14 is defined by securing elements 9, 10. The guide body 3 and the casing 7 are sealed at the contact surfaces with the plate 14. The plate 14 is connected to the bearing part 17 via a bearing sleeve 11, the interior of the sleeve being filled with two insulating blocks 12, 13. The separating surface 21 of these blocks is cylindrically shaped with a diameter which is equal to or greater than the diameter of the impeller 1. <IMAGE>

Description

Vynález se týká vysoceotáčkové expanzní turbiny, sloužící к dosažení hlubokých teplot, určené zejména pro kryogenní zařízení s malým chladicím výkonem.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a high-speed expansion turbine for achieving deep temperatures, particularly for cryogenic devices with low cooling capacity.

Doposud známá provedení expanzních turbin mají těleso rozváděče, na kterém jsou provedeny lopatky rozváděče a usměrňovači lopatky, pevně spojeno jak 8 krytem rozvaděče, tak se dnem nízkoteplotní části expanzní turbiny. Spoj je proveden většinou pájením. Nevýhodou tohoto provedení je to, že kanály mezi lopatkami rozváděče nebylo možno po zapájení zkontrolovat, zejména zda nedošlo к zatečení pájky do kanálů nebo zda se povrch kanálů jiným způsobem neznehodnotil. Plyn v kanálech proudí vysokou rychlostí a při velmi nízkých teplotách. Proto kanály musí být dokonale vyleštěny a musí být umožněna jejich kontrola při podezření na ucpání nečistotami, případně porušení povrchu při delším provozu. Tato možnost u dřívějšího provedení nebyla.The hitherto known expansion turbine designs have a distributor housing on which the distributor blades and baffle blades are formed, fixedly connected both by the distributor cover and the bottom of the low temperature part of the expansion turbine. The joint is usually made by soldering. The disadvantage of this embodiment is that the channels between the vanes of the switchgear could not be checked after soldering, in particular whether the solder did not leak into the channels or whether the surface of the channels had otherwise degraded. The gas in the ducts flows at high speed and at very low temperatures. Therefore, the ducts must be perfectly polished and be inspected in case of suspicion of dirt clogging or surface damage during prolonged operation. This was not the case with the earlier embodiment.

Kromě toho dno nízkoteplotní části, spojené s rozváděčem, je к ložiskové části připojeno nosným tenkostěnným pouzdrem, vyplněným izolačními díly s dělicími rovinami, kolmými na osu hřídele. V těchto dělicích rovinách izolace často dochází к cirkulaci plynu, a tím к tepelným ztrátám.In addition, the bottom of the low-temperature part, connected to the distributor, is connected to the bearing part by a thin-walled bearing sleeve filled with insulating parts with separating planes perpendicular to the shaft axis. In these isolation planes, gas circulation and heat losses often occur.

Tyto nedostatky jsou odstraněny vynálezem, jehož podstata spočívá v tom, že těleso rozváděče._se opírá o desku, ke které je rozebíratelně připevněn kryt, uzavírající kanály lopatek rozvaděče a usměrňovačích lopatek, přičemž poloha tělesa rozváděče a krytu na desce je určena zajištovacími elementy, a těleso rozváděče a kryt jsou ve styčných plochách s deskou utěsněny. Deska je к ložiskové části připojena nosným tenkostěnným pouzdrem a prostor uvnitř tohoto pouzdra je vyplněn dvěma bloky izolace, přičemž dělicí rovina těchto bloků je válcová, s průměrem shodným nebo větším než je průměr pracovního kola.These drawbacks are overcome by the invention in that the valve body is supported on a plate to which the cover is detachably attached, closing the channels of the vanes and the baffle blades, the position of the valve body and the cover on the plate being determined by locking elements, and the switchgear body and cover are sealed in contact surfaces with the board. The plate is attached to the bearing part by a thin-walled bushing and the space inside the bushing is filled with two blocks of insulation, the separating plane of these blocks being cylindrical, with a diameter equal to or greater than the diameter of the working wheel.

Výhody vynálezu spočívají v tom, že je umožněna kontrola průchodnosti kanálů rozváděče a nízkoteplotní část s rozváděčem a krytem je od vnějšího prostoru a ložiskové části dokonale izolována, přičemž uspořádání izolace s válcovou dělicí rovinou odstraňuje nedostatky způsobené radiální cirkulací plynu ve spojení bloků izolace a usnadňuje montáž expanzní turbiny do nízkoteplotní části. Vzhledem к tomu, že konstrukční délka tělesa rozváděče i krytu je stejná, nedochází к vzájemným posunům v důsledku tepelných dilatací.The advantages of the invention are that the passage of the switchgear ducts is enabled and that the low temperature part with the switchgear and the cover is perfectly insulated from the outer space and the bearing part, the insulation arrangement with the cylindrical separating plane eliminates shortcomings expansion turbines to the low-temperature part. Since the design length of the switchgear body and the cover are the same, there are no relative displacements due to thermal dilatations.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na přiloženém obrázku. Nízkoteplotní část zahrnuje pracovní kolo 2 expanzní turbiny, upevněné na hřídeli 19, uložené v plynových ložiskách 18 v ložiskové části 17 turbiny, přičemž na středovou část pracovního kola 2 navazuje difuzor 20, který je proveden ve středové části tělesa rozváděče 3. Na povrchu tělesa rozváděče 3 jsou v radiálním směru vyfrézovány lopatky 2 rozváděče 2 a v axiálním směru . jsou na povrchu tělesa rozváděče 2 vyfrézovány usměrňovači lopatky £. Lopatky 2 a lopatky.^ jsou uzavřeny krytem £, který je šrouby 15 spojen s deskou 14. Poloha krytu 7 je oproti desce 14 zajištěna středícím kroužkem 2 a poloha tělesa rozváděče 2 3e oproti desce 14 zajištěna středícím kroužkem 10. Utěsnění tělesa rozváděče 3 a krytu £ oproti desce 14 je provedeno těsnicími kroužky £. V desce 14 je ukotvena přívodní trubka 5 a výstupní trubka 6, navazující na difuzor 20. Deska 14 s rozváděčem je pomocí nosného pouzdra 11 spojena s ložiskovou částí 17 expanzní turbiny. Prostor uvnitř nosného pouzdra 11 je vyplněn izolačními bloky 12 a 13. Dělicí rovina 21 mezi těmito bloky je válcová a její průměr je shodný nebo větší, než je průměr pracovního kola 2· Mezi tělesem rozváděče 2 a krytem'2 j® vytvořen prostor pro přívod plynu, přičemž pro zachycení nečistot a rovnoměrné rožd&lení plynu je do tohoto prostoru vloženo síto 16.An exemplary embodiment of the invention is shown in the attached figure. The low temperature part comprises an expansion turbine working wheel 2 mounted on a shaft 19 mounted in gas bearings 18 in the turbine bearing part 17, with the central part of the working wheel 2 being connected by a diffuser 20 which is provided in the central part of the distributor body 3. 3, the vanes 2 of the distributor 2 are milled in the radial direction and in the axial direction. the deflector vanes 6 are milled on the surface of the housing 2. Blades and vanes 2. ^ £ are closed housing which bolts 15 is attached to the plate 14. The position of the cover 7 is secured the plate 14 opposite the centering ring 2 and the position 2 of the valve housing 3 and opposite the plate 14 ensure the centering ring 10. The sealing valve housing 3 and the cover 4 opposite the plate 14 is provided with sealing rings 4. An inlet pipe 5 and an outlet pipe 6, anchoring to the diffuser 20, are anchored in the plate 14. The space inside the support sleeve 11 is filled with insulating blocks 12 and 13. The dividing plane 21 between these blocks is cylindrical and has a diameter equal to or greater than the diameter of the working wheel 2. A supply space is provided between the housing 2 and the housing 2 and a sieve 16 is inserted in this space to trap the impurities and distribute the gas evenly.

Pracovní plyn je přiváděn trubkou 2» projde sítem 26, usměrňovacími lopatkami 2 a proudí kanálem, vytvořeným prostorem mezi tělesem rozvaděče 2 a krytem 7 к lopatkám 2 rozváděče, odkud proudí do pracovního kola 2» kterým projde a vstupuje do difuzoru 20. Výstup expandového plynu se děje trubkou ukotvenou v desce 14.The working gas is fed through the tube 2, passes through the screen 26, the baffles 2 and flows through a channel formed between the valve body 2 and the cover 7 to the vanes 2 from where it flows into the working wheel 2 through which it passes and enters the diffuser 20. is done by a pipe anchored in the plate 14.

Po demontáži šroubů 15 a sejmutí krytu 2 j® možno provést kontrolu lopatek 2 rozváděče i usměrňovačích lopatek £.After removal of the screws 15 and removal of the cover 2, the blades 2 of the distributor and of the blades 8 can be inspected.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 1. Expanzní turbina, zahrnující pracovní kolo upevněné na hřídeli, uložené v ložiskové části, a nízkoteplotní část s rozvaděčem plynu, přičemž v přívodním radiálním kanálu к pracovnímu kolu jsou umístěny lopatky rozváděče a v přívodním axiálním kanálu jsou umístěny usměrňovači lopatky, kde jak lopatky rozváděče, tak i usměrňovači lopatky rozváděče, tak i usměrňovači lopatky jsou vytvořeny na povrchu tělesa rozvaděče, vyznačující se tím, že těleso rozváděče (3) se opírá o desku (14), ke které je rozebíratelně připevněn kryt (7), uzavírající kanály lopatek (2) rozváděče a usměrňovačích lopatek (4), přičemž poloha tělesa (3) rozváděče a krytu (7) na desce (14) je určena zajištovacími elementy (9, 10) a těleso (3) rozváděče a kryt (7) jsou ve styčných plochách s deskou (14) utěsněny.An expansion turbine comprising a shaft-mounted working wheel housed in a bearing portion and a low temperature gas distributor portion, wherein the vanes of the distributor are located in the radial inlet channel to the working wheel and the vanes of the vanes are located in the inlet axial channel; and the baffle vanes and baffle vanes are formed on the surface of the valve body, characterized in that the valve body (3) is supported on a plate (14) to which the cover (7) is removably attached, closing the vane channels ( 2) of the distributor and baffles (4), the position of the distributor body (3) and the cover (7) on the plate (14) being determined by the locking elements (9, 10) and the distributor body (3) and the cover (7) in contact sealed with the plate (14). 2. Expanzní turbina podle bodu 1, vyznačující se tím, že deska (14) je к ložiskové části (17) připojena nosným tenkostěnným pouzdrem (11), a prostor uvnitř tohoto pouzdra je vyplněn dvěma bloky (12, 13) izolace, přičemž dělicí rovina (21) těchto bloků je válcová, s průměrem shodným nebo větším než je průměr pracovního kola (1).Expansion turbine according to claim 1, characterized in that the plate (14) is connected to the bearing part (17) by a thin-walled bushing (11), and the space inside the bushing is filled with two insulation blocks (12, 13), the plane (21) of these blocks is cylindrical, with a diameter equal to or greater than the diameter of the working wheel (1).
CS863433A 1986-05-13 1986-05-13 Expansion turbine CS255137B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS863433A CS255137B1 (en) 1986-05-13 1986-05-13 Expansion turbine
CH1562/87A CH672019A5 (en) 1986-05-13 1987-04-23
DE19873715225 DE3715225A1 (en) 1986-05-13 1987-05-07 Expansion turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS863433A CS255137B1 (en) 1986-05-13 1986-05-13 Expansion turbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS343386A1 CS343386A1 (en) 1987-06-11
CS255137B1 true CS255137B1 (en) 1988-02-15

Family

ID=5374368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS863433A CS255137B1 (en) 1986-05-13 1986-05-13 Expansion turbine

Country Status (3)

Country Link
CH (1) CH672019A5 (en)
CS (1) CS255137B1 (en)
DE (1) DE3715225A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1273857B1 (en) * 2001-07-06 2005-08-31 Atlas Copco Energas Gmbh Turbo expander for cryogenic uses
DE10310678B3 (en) * 2003-03-12 2004-09-23 Atlas Copco Energas Gmbh Expansion turbine stage
GB0609326D0 (en) * 2006-05-02 2006-06-21 Bayram Peter J Power generating & cooling refrigeration expansion 'valve'

Also Published As

Publication number Publication date
CH672019A5 (en) 1989-10-13
DE3715225A1 (en) 1987-11-19
CS343386A1 (en) 1987-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3768271B2 (en) Method and apparatus for shaft sealing and cooling on the exhaust side of an axial gas turbine
US4190398A (en) Gas turbine engine and means for cooling same
CA2196642C (en) Labyrinth disk with built-in stiffener for turbomachine rotor
US4076452A (en) Gas turbine plant
RU2472946C2 (en) Device to extract energy from compressed gas flow
US4329113A (en) Temperature control device for gas turbines
JP5225695B2 (en) Turbine rotor support device and system
US3586459A (en) Multistage gas turbine for conversion from a single-shaft to a two-shaft turbine
CA2772720C (en) Gas flow separator with a thermal bridge de-icer
AU2011250787B2 (en) Gas turbine of the axial flow type
FR2656657A1 (en) AIR COOLED TURBOMACHINE AND METHOD FOR COOLING THE SAME.
US5201796A (en) Gas turbine engine arrangement
JP2002508044A (en) Turbine shaft of internally cooled steam turbine and method of cooling turbine shaft
JP2017122450A (en) System and method of soakback mitigation through passive cooling
JP6906907B2 (en) Cooling structure for fixed blades
JP2001132476A (en) Gas turbine, gas turbine device and refrigerant recovery method of gas turbine moving blade
US6880338B2 (en) Lead-in structure and a fixing flange for a turbo generator
CS255137B1 (en) Expansion turbine
US4118136A (en) Apparatus for attaching tubing to a rotating disk
US4455099A (en) Bearing lubricating system for electric rotary machine
US2812157A (en) Turbine blade cooling system
CA2676235C (en) Draining and cooling system for gas turbine bearings
US2958458A (en) Cooling turbine
CN115427664A (en) Turbine housing cooling arrangement
JP2516204B2 (en) Built-in piping generator