SU769234A1

SU769234A1 - Expansion turbine

Info

Publication number: SU769234A1
Application number: SU782673801A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Борисович Давыдов; Сергей Михайлович Смирнов
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники
Priority date: 1978-10-20
Filing date: 1978-10-20
Publication date: 1980-10-07

Description

1one

Изобретение относитс к низкотемпературной технике, а более конкретно к высокоскоростным турбодетандерам гелиевых криогенных систем и может быть использовано в различных област х промышлен- 5 ности: радиотехнической, электротехнической , химической и других.The invention relates to low-temperature technology, and more specifically to high-speed turboexpanders of helium cryogenic systems and can be used in various areas of industry: radio engineering, electrical engineering, chemical, and others.

Известны турбодетандеры содержащие корпус с крышкой, турбинную стуиень и тормозное устройство в виде электрогенера- ю тора со статором, корем и обмоткой возбуждени .Turboexpanders are known comprising a housing with a lid, a turbine stuen, and a braking device in the form of a torus electric generator with a stator, a core and an excitation winding.

Недостатком таких турбодетандеров вл етс то, что теилопритоки от электрических потерь в корной обмотке и от потерь i5 на гистерезис и вихревые токи в магнитном материале статора передаютс охлаждаемому газу, понижа хладопроизводительность установки.A disadvantage of such turbine expanders is that the thermal leakage from the electrical losses in the core winding and from the i5 losses to hysteresis and eddy currents in the magnetic material of the stator is transferred to the cooled gas, lowering the cooling capacity of the plant.

Целью изобретени вл етс повышение 20 хладопроизводительности турбодетандера.The aim of the invention is to increase the cooling capacity of the turbo expander.

Указанна цель достигаетс тем, что электрогенератор выполнен одноименно полюсным , индукторного типа и укреплен с помошью фланцевого соединени на крыш- 25 ке с ее наружной стороны, при этом крышка под фланцевым соединением выполнена из магнитного материала, а остальна ее часть иод статором, корем и обмоткойThis goal is achieved by the fact that the electric generator is of the same pole type, of inductor type and strengthened by means of a flange connection on the lid on its outer side, while the lid under the flange connection is made of magnetic material, and the rest of it is iodine with a stator, a core and a winding

возбуждени - из немагнитного материала .excitation - from non-magnetic material.

На чертеже изображен продольный разрез турбодетандера.The drawing shows a longitudinal section of a turboexpander.

Тормозное устройство установлено на крышке 1 криоблока и содержит корпус 2 с фланцевым соединением 3, в котором запрессован тороидальный статор 4. В нижней части статора 4 имеютс в радиальнОлМ наиравлении пазы 5, в которые заложена корна обмотка 6. В корпусе 2 помещена кольцева обмотка возбуждени 7.The brake device is mounted on the lid of the cryoblock and includes a housing 2 with a flange connection 3 in which a toroidal stator 4 is pressed. In the lower part of the stator 4 there are grooves 5 in the radial section, in which the root winding 6 is embedded. In the case 2 there is an annular excitation winding 7 .

Под крышкой 1 криоблока соосно со статором 4 установлен корпус 8 турбодетандера 9. В корпусе 8 закреплены: держатели 10 и И самоустанавливающихс газодинамических подшипников 12 и 13, приемна 14 и расширительна 15 газовые камеры, магнитопровод 16, лабиринтное кольцо 17, газодинамический подшипник 18.Under the cover 1 of the cryoblock coaxially with the stator 4, the body 8 of the turbo-expander 9 is installed. The body 8 contains: holders 10 and AND self-aligning gas-dynamic bearings 12 and 13, receiving 14 and expansion 15 gas chambers, magnetic core 16, labyrinth ring 17, gas-dynamic bearing 18.

Магнитопровод 16 на внутренней поверхности имеет поперечно-кольцевые пазы 19 и зубцы 20. Ротор 21 на одном конце имеет и ту 22, в верхней части которой имеютс поперечно-кольцевые пазы 23, а в средней - пазы 24 и зубцы 25, расположенные иод поперечно-кольцевыми пазами 19 и зубцами 20 магнитопровода 16. На другом конце ротора 21 закреплено турбинное колесо 26, на которое через направл ющий аппарат 27 подаетс газ. Поперечно-кольцевые пазы 19 и 24 и зубцы 20 и 25 служат дл дополнительной электромагнитной аксеальной стабилизации ротора 21.The magnetic core 16 has transverse annular grooves 19 and teeth 20 on the inner surface. The rotor 21 has one 22 at one end, in the upper part of which there are transverse annular grooves 23, and in the middle part there are grooves 24 and teeth 25 located iodine transversely annular grooves 19 and teeth 20 of the magnetic circuit 16. At the other end of the rotor 21, a turbine wheel 26 is fixed, to which gas is supplied through the guiding device 27. The annular grooves 19 and 24 and the teeth 20 and 25 serve for additional electromagnetic axial stabilization of the rotor 21.

Крышка 1 криоблока выполнена из двух материалов: под фланцевым соединением 3 корпуса 2 - из магнитного материала, а остальна часть, а также под статором 4 с корной обмоткой 6 и обмоткой возбуждени 7 - из немагнитного материала. Корпус 2 и статор 4 выполнены из магнитного материала. Корпус 8, магнитопровод 16 и ротор 21 выполнены из магнитного материала , а пазы 23 ротора 21 заварены электродом из немагнитного материала. Держатели 10 и 11, подшипники 12 и 13, газовые камеры 14 и 15, лабиринтное кольцо 17 выполнены из немагнитного материала .The cover 1 of the cryoblock is made of two materials: under the flange connection 3 of the housing 2, it is made of magnetic material, and the rest part, as well as under the stator 4 with the main winding 6 and the excitation winding 7, is made of a nonmagnetic material. The housing 2 and the stator 4 are made of magnetic material. The housing 8, the magnetic core 16 and the rotor 21 are made of magnetic material, and the grooves 23 of the rotor 21 are welded with an electrode from a nonmagnetic material. The holders 10 and 11, the bearings 12 and 13, the gas chambers 14 and 15, the labyrinth ring 17 are made of non-magnetic material.

Турбодетандер работает следующим образом .Turbo expander works as follows.

При подаче газа на турбинное колесо 26 ротор приходит во вращение. Магнитный поток, созданный обмоткой возбуждени 7 при питании ее посто нным током, проходит по направлению, показанному пунктиром на чертеже.When gas is supplied to the turbine wheel 26, the rotor comes into rotation. The magnetic flux created by the excitation winding 7 when it is supplied with direct current flows in the direction shown by the dotted line in the drawing.

При вращении ротора 21 магнитный поток пульсирует от пазов 23, навод электродвижующую силу в корной обмотке 6, к которой подсоединены нагрузочные сопротивлени (на чертеже не показано). В область 28 подаетс хладагент дл охлаждени статора 4 с корной обмоткой 6 и обмоткой возбуждени 7.When the rotor 21 rotates, the magnetic flux pulses from the grooves 23, leading to an electromotive force in the core winding 6, to which the load resistances are connected (not shown). A coolant is supplied to region 28 to cool the stator 4 with the core winding 6 and the excitation winding 7.

Применение торцевого, индукторного, одноименно полюсного электрогенератора в качестве тормозного устройства и его указанной компоновкой в криоблоке позвол ет повысить КПД Турбодетандер а на 10-15% (по расчетным данным), что позволит повысить хладопроизводительность установки на 10-15%.The use of an end, inductor, like-pole electric generator as a braking device and its specified arrangement in a cryoblock allows an increase in the Turbo expander a 10-15% (according to calculated data), which will increase the cooling capacity of the installation by 10-15%.

Claims

1. USSR author's certificate No. 311107, cl. F 25B 11/00, 1970.

6 7 2

5 22