SU144495A1

SU144495A1 - Single stage turbine

Info

Publication number: SU144495A1
Application number: SU726188A
Authority: SU
Inventors: В.Т. Морозовский; С.Я. Ясинский
Original assignee: В.Т. Морозовский; С.Я. Ясинский
Priority date: 1961-04-13
Filing date: 1961-04-13
Publication date: 1961-11-30

Description

Известны одноступенчатые турбины, содержащие сопла и установленное на валу колесо с рабочими лопатками. Предлагаема турбина отличаетс от известных тем, что колесо выполнено из двух дисков с полулопатками, образующими нормальный профиль, причем один из дисков жестко укреплен на валу, а другой соединен с валом через упругий элемент с тем, чтобы при угловом смещении дисков происходило изменение сечени межлопаточного канала в пределах от максимального значени при наибольшем моменте на валу до минимального, обеспечивающего холостой ход. Такое выполнение турбины позвол ет улучщить статическую характеристику регулировани и снизить число оборотов холостого хода без уменьшени пускового момента.Known single-stage turbine containing nozzle and mounted on the shaft wheel with blades. The proposed turbine differs from the known ones in that the wheel is made of two discs with half blades forming a normal profile, one of the discs being rigidly fixed on the shaft, and the other connected to the shaft via an elastic element so that the angular displacement of the discs changes the cross section of the inter-blade channel ranging from the maximum value at the highest torque on the shaft to the minimum idle speed. Such an embodiment of the turbine makes it possible to improve the static regulation characteristic and reduce the number of idling revolutions without reducing the starting torque.

Ниже даетс описание одной из возможных схем предлагаемой конструкции колеса осевого типа, однако турбина может быть выполнена и с колесами друпих типов.Below is a description of one of the possible schemes for the proposed design of an axial-type wheel; however, a turbine can be made with other types of wheels.

Турбинное колесо (фиг. 1) имеет два рабочих диска. Диск 1 закренлен на валу 2 турбины, а диск 3 закреплен на конце рессоры 4 кручени , св занной вторым своим концом с валом 2 посредством шлицевого соединени 5.The turbine wheel (fig. 1) has two working disks. The disk 1 is mounted on the shaft 2 of the turbine, and the disk 3 is fixed on the end of the spring 4 of the torsion, which is connected with the second end to the shaft 2 by means of a splined joint 5.

Вблизи диска 3 рессора 4 опираетс на вал 2 через игольчатый подшипник 6. Така конструкци позвол ет, закручива рессору, смещать диски 1 VI 3 относительно друг друга. Это смещение используетс дл изменени проходного сечени лопаточного венца колеса.Near the disk 3, the spring 4 rests on the shaft 2 through the needle bearing 6. Such a design allows the spring 1 to twist the disks 1 VI 3 relative to each other. This offset is used to change the flow cross section of the wheel blade.

Один из возможных вариантов облопачивани предлагаемой конструкции турбины показан на фиг. 2. Положение Е соответствует максимальному проходному сечению колеса.One of the possible options for blading the proposed turbine design is shown in FIG. 2. Position E corresponds to the maximum flow area of the wheel.

На фиг. 2 изображены в поперечном сечении лопатки активного типа , отличающиес от известных тем, что весь набор их разрезан по плоскости, перпендикул рной оси турбины и проход щей через середину поперечного сечени лопаток, на два набора, один из которых ставитс на диск / и другой на диск 3. Таким образом, эти два набора лопатокFIG. 2 shows a cross section of a blade of the active type, differing from the known ones in that the entire set of them is cut along a plane perpendicular to the axis of the turbine and passing through the center of the cross section of the blades into two sets, one of which is placed on the disk / and the other on the disk 3. Thus, these two sets of blades

№ 144495- 2 оказываютс упруго св занными через рессору кручени . Между дисками / и 5 и наборами их лопаток оставл ют небольшой зазор. Если, вследствие уменьшени упругой деформации рессоры один набор лопаток сместитс относительно другого, например, в положение Д, то проходное сечение колеса уменьшитс , что вызовет вследствие уменьшени расхода газа снижение момента и мош,ности, развиваемой турбиной.No. 144495-2 are spring-wound torsionally connected through a spring. A small gap is left between the disks I and 5 and the sets of their vanes. If, due to a decrease in the elastic deformation of the spring, one set of blades is displaced relative to another, for example, to the D position, then the flow area of the wheel decreases, which will result in a decrease in the gas flow and a decrease in torque and power developed by the turbine.

Жесткость рессоры подбираетс такой, чтобы при изменении момента на валу турбины от его максимального значени до минимального происходило угловое смеш,ение диска 3 относительно диска 1 на величину приблизительн.0 равную или (в зависимости от профилировки лопаточного венца и требуемых характеристик турбины) несколько меньшую половины шага лопаток. На дисках став тс упоры, не позвол юшие им смешатьс друг относительно друга па величину большую заданной.The stiffness of the spring is chosen so that when the torque on the turbine shaft from its maximum value to the minimum occurs, the angular mixing occurs, disk 3 relative to disk 1 is approximately equal to or equal to (slightly depending on the profile of the blade and the required turbine characteristics) blade pitch. There are stops on the discs that prevent them from mixing relative to each other by a value larger than the specified one.

Из фиг. 2 видно (положение А, Д, Е), что при таком угловом смешении дисков происходит изменение проходного сечени колеса от его максимального значени , при максимальном моменте на валу до минимального значени при работе турбины без нагрузки. Така конструкци обеспечивает суш.ественное снижение оборотов холостого хода турбины без снижени максимального момента, развиваемого турбиной при трогании с места (пускового момента), а статическа характеристика турбины получаетс более жесткой. Предлагаемое устройство позвол ет увеличить жесткость статической характеристики турбины в рабочем диапазоне нагрузок и оборотов и уменьшить обороты холостого хода без снижени пускового момента.From FIG. 2 it can be seen (position A, D, E) that with such an angular mixing of the discs, the wheel cross section changes from its maximum value, at the maximum torque on the shaft to the minimum value when the turbine operates without load. This design ensures a sushi natural reduction in the idling speed of the turbine without reducing the maximum torque developed by the turbine when starting off (starting torque), and the static characteristic of the turbine is more rigid. The proposed device allows to increase the stiffness of the static characteristics of the turbine in the operating range of loads and revolutions and to reduce the idling speed without reducing the starting torque.

Одновременно с улучшением статических характеристик улучшаютс также и динамические характеристики турбины, не допуска чрезмерные забросы оборотов при сн тии нагрузки и проемы при нагружении тубины.Simultaneously with the improvement of the static characteristics, the dynamic characteristics of the turbine are also improved, avoiding excessive overloads during unloading and openings under loading of the tubine.

При регулировании скорости врашени авиационных турбин, дл обеспечени устойчивости и хорошего качества переходных процессов весьма желательным вл етс введение в закон регулировани сигнала по ускорению. Однако конструктивно это пока до насто шего времени решить не удаетс . В предлагаемой конструкции это решаетс простейшим путем, ввод сигнал по ускорению, как свойство самого объекта регулировани , подбира момент инерции диска 3 (фиг. 1) с учетом жесткости рессоры и статической характеристики турбины.When adjusting the speed of turbine turbines, in order to ensure the stability and good quality of transients, it is highly desirable to introduce an acceleration control law. However, this is still not constructively resolved so far. In the proposed design, this is solved in the simplest way, inputting the acceleration signal, as a property of the control object itself, selecting the moment of inertia of the disk 3 (Fig. 1) taking into account the spring stiffness and the static characteristic of the turbine.

Предмет изобретени Subject invention

Одноступенчата турбина, содержаша сопла и установленное на валу колесо с рабочими лопатками, отличающа с тем, что, с целью улучшени статической характеристики регулировани турбины и снижени числа оборотов холостого хода без уменьшени пускового момента, колесо выполнено из двух дисков с полулопатками, образующими нормальный профиль, причем один из дисков жестко укреплен на валу, а другой соединен с валом через упругий элемент с тем, чтобы при угловом смеш,ении дисков происходило изменение сечени межлопаточного канала в пределах от максимального значени при наибольшем моменте на валу до минимального, обеспечивающего холостой ход.A single-stage turbine containing nozzles and a shaft mounted on the shaft with working blades, characterized in that, in order to improve the static control characteristic of the turbine and reduce the idling speed without reducing the starting torque, the wheel is made of two discs with half blades forming a normal profile, one of the disks is rigidly fixed on the shaft, and the other is connected to the shaft through an elastic element so that when the disks are mixed angularly, the cross-section of the inter-blade channel changes in the limit from a maximum value at the highest point on the shaft to a minimum, providing the idling speed.