RU1809129C - Турбинный пневмодвигатель - Google Patents

Abstract

Использование: турбостроение. Сущность изобретени : сопловой аппарат пнев- модвигател  выполнен в виде профилированных лопаток на торцевой поверхности золотника. Золотник установлен на входе и св зан с механическим датчиком регул тора числа оборотов. При отклонении числа оборотов ротора от номинального, золотник перемещаетс . Измен етс  количество газа, пропускаемого золотником и поступающего на рабочее колесо. Частота вращени  ротора восстанавливаетс . 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к турбостроению и может быть использовано в пневмод- вигател х с турбинным приводом и чувствительными элементами ротора, примен емыми дл  стабилизации числа оборотов и ограничени  частоты вращени  механизмов.

Цель изобретени  - уменьшение габаритов и повышение быстродействи ,

Эта цель достигаетс  тем, что в турбинном пневмодвигателе, содержащем рабочее колесо, установленное на валу, св занном с механическим центробежным датчиком регул тора числа оборотов, имеющего подключенный к датчику золотник, установленный во входном канале, и сопловой аппарат, последний выполнен в виде профилированных лопаток на торцевой поверхности золотника.

На фиг. 1 изображен турбинный пнев- модвигатель в момент запуска (датчик частоты вращени  и золотник расположены в исходном положении), на фиг. 2 - турбинный пневмодвигатель в рабочем положении; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1 и 2; на фиг. 4 - зависимость мощности от частоты вращени  дл  турбомашины без регул тора числа оборотов и дл  предлагаемой конструкции; на фиг, 5 изображен график зависимости частоты вращени  ротора от времени при изменении нагрузки дл  (1 ;2) и дл  предлагаемой конструкции.

Турбинный пневмодвигатель состоит из кожуха 1 (фиг. 1)с подшипниками 2, в которых установлен вал 3 с закрепленным на нем рабочим колесом 4. Вал-св зан с механическим центробежным датчиком регул тора числа оборотов, представл ющим из себ  шток 5 с конической поверхностью и шариками б, расположенными в поперечном пазу 7. Направл ющий элемент, необходимый дл  того, чтобы частота вращени  ротора и штока совпадали, выполнен в виде шпонки 8. Датчик подключен к исполнительному элементу, выполненному в виде золотника 9, на торцевой поверхности которого выполнены профилированные лопатки 10 соплового аппарата, накрытые глухим банI .

Ё

1

00

о о.

ю о

дажом 11, прикрепленным к золотнику винтом 12 с гайкой 13. На золотник, размещенный в корпусе 14, воздействует пружина 15, нат г которой регулируетс  гайкой 16, В исходном положении отверсти  17 и 18 в золотнике и корпусе 14 совпадают. В кожухе 1 выполнено выхлопное отверстие 19.

Турбинный двигатель работает следующим образом.

При открытии расходного клапана (не показан) газ поступает в полость между кожухом 1 и корпусом 14 (изображено стрелками ), затем через отверсти  17 и 18 внутрь золотника 9 и через сопловой аппарат 10 на рабочее колесо 4. Отработанный газ выходит в атмосферу через отверстие 19.

При увеличении расхода и, соответственно , частоты вращени  ротора 3 центробежные силы, действующие на шарики 6 и стрем щиес  вытолкнуть шток 5, возрастают . При достижении некоторого значени  числа оборотов шток начинает двигатьс  вправо, перемеща  золотник 9, преодолева  сопротивление пружины 15 (см. фиг. 2), При этом уменьшаетс  сечение дл  прохода газа в золотник через отверсти  17 и 18 из-за их взаимного смещени . Одновременно прим движении газа через сопловой аппарат часть газа попадает на рабочее колесо 4 (см. фиг. 3) и срабатываетс , а часть протекает мимо. Таким образом мощность турбины резко падает, что дает эффект уменьшени  максимальных (угон- ных) оборотов ротора на холостом ходу. В случае, когда величина максимального числа оборотов ограничена по услови м работы машины, по вл етс  возможность, благодар  предложенному устройству, увеличить мощность турбины на номинальном режиме (см. фиг. 4). Крива  20 - нагрузочна  характеристика турбины без регул тора числа оборотов, точка X соответствует максимальной частоте вращени  турбины; крива  2.1 - нагрузочна  характеристика турбины с ограничителем частоты вращени ; пунктиром обозначена права  ветвь кривой 21 в том случае, если бы данна  турбина примен лась без ограничени  частоты вращени  (точка У соответствует максимальной частоте вращени  турбины); точки С, М, Q соответствуют максимальной мощности дл  указанных турбинных приводов.

При работе турбопривода золотник 9 с размещенным на нем сопловым аппаратом

занимает некоторое положение, определ емое моментом, действующим на вал, расходом воздуха и нат гом пружины, причем данное положение золотника соответствует

некоторому значению частоты вращени  ротора . Изменение нагрузки на ротор приводит к отклонению числа оборотов от заданного. Это в свою очередь вызывает перемещение золотника под действием датчика и восстановление частоты вращени  ротора 3. Золотник оказывает на поток двойное воздействие: перемещение золотника одновременно с изменением количества пропускаемого воздуха (взаимное

перемещение отверстий 17 и 18) измен ет соотношение количества газа поступающего на рабочее колесо и газа, протекающего мимо него. Таким образом примененный в конструкции чувствительный элемент передает на рабочее колесо (а, следовательно, и на ротор) более, сильный сигнал, который восстанавливает число оборотов быстрее, чем обычный золотник. Благодар  этому уменьшаетс  инерционность системы, выражающа с  во времени стабилизации числа оборотов и амплитуде колебаний частоты вращени  ротора при изменении нагрузки. На фиг. 5 изображены зависимости частоты вращени  от времени при изменении

нагрузки, дл  предлагаемого турбинного пневмодвигател  (крива  24).

Номинальное число оборотов определ етс  нат гом пружины 15, которое в процессе переналадки машины может измен тьс .

Таким образом, благодар  применению предложенной конструкции уменьшаетс  врем  стабилизации и амплитуда колебаний числа оборотов ротора при изменении нагрузки , также уменьшаютс  габариты турбинного пневмодвигател .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Турбинный пневмодвигатель, содержа- щий рабочее колесо, установленное на валу, св занном с механическим центробежным датчиком регул тора числа оборотов, имеющего подключенный к датчику золотник, установленный во входном канале, и сопловой аппарат, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  габаритов и повышени  быстродействи , сопловой аппарат выполнен в виде профилированных лопаток на торцовой поверхности золотника.

   фиг.$