UA74302C2 - Спосіб одержання механічної енергії в турбіні та турбіна для його здійснення - Google Patents

Abstract

Спосіб одержання механічної енергії в турбіні здійснюється в такий спосіб. Робоче тіло подають у канали ротора і розганяють робоче тіло при витіканні з каналів в одному напрямку вздовж окружності, перпендикулярному радіусу ротора, із забезпеченням обертання ротора. Робоче тіло з каналів ротора подають в утворений оболонкою простір навколо ротора і воно взаємодіє з тертям з оболонкою, що утворює закритий простір, і виконаної по радіусу окружності уздовж вихідних отворів каналів ротора, і витікає через отвори в оболонці, розганяючись в одному напрямку вздовж окружності перпендикулярному радіусу оболонки і протилежному напрямку з ротора. Турбіна містить сегнерове колесо, виконане у вигляді труби 1, встановленої з можливістю обертання, на трубі радіально закріплені із протилежних сторін, принаймні одна пара патрубків 3 з відігнутими в протилежні сторони відкритими кінцями 4. Циліндричний барабан 5 скріплений співвісно з валом, який встановлено з можливістю обертання, і охоплює сегнерове колесо. Циліндричний пасок барабана 5 примикає до відігнутих кінців 4 з зазором і на ньому радіально закріплені із протилежних сторін, принаймні одна пара патрубків 8 з відкритими кінцями 9, відігнутими в різні сторони. Патрубки 3 і 8 відповідно сегнерового колеса і барабана 5 можуть бути виконані обтічної форми, наприклад, крилоподібного профілю.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до машинобудування, а саме до гідравлічних, пневматичних і парових турбін для 2 приводу електрогенераторів, компресорів холодильних установок, теплових насосів тощо.

Відомо спосіб одержання механічної енергії в турбіні, що включає подачу робочого тіла у канали ротора турбіни і розгін робочого тіла при витіканні з каналів в одному напрямку із забезпеченням обертання ротора, робоче тіло з каналів ротора подають до утвореного оболонкою закритого простору навколо ротора і воно взаємодіє з тертям з оболонкою і витікає через отвори в оболонці, розганяючись в одному напрямку. Витікання з 710 каналів ротора і оболонки здійснюється в одному напрямку. Ротор та оболонка приводять в обертання один вал, на якому вони жорстко закріплені (патент США Мо3282560, НКИ: 415-80,19651І.

Недоліком відомого способу є неможливість одержання механічної енергії для турбіни від її ротора, тому що момент, що створюється на роторі при витіканні з його каналів робочого тіла, за законом збереження моменту кількості руху, компенсується зворотним моментом, що створюється при гальмуванні відпрацьованого робочого 12 тілав роторі на внутрішній поверхні оболонки, а корисний момент створюється лише при витіканні робочого тіла з отворів оболонки під тиском, що залишився після розширення робочого тіла в каналах ротора, що приводить до великих втрат енергії (- 50905).

Відомо спосіб одержання механічної енергії в турбіні, що включає подачу робочого тіла у канали ротора турбіни та розгін робочого тіла при витіканні з каналів в одному напрямку вздовж окружності перпендикулярному радіусу ротора із забезпеченням обертання ротора, робоче тіло з каналів ротора подають до утвореного оболонкою простору навколо ротора і воно взаємодіє з тертям з оболонкою і витікає через отвори в оболонці, розганяючись в одному напрямку із забезпеченням її обертання. Оболонка виконана у вигляді радіальної лопаткової турбіни і обертається зустрічно ротору. (патент Швейцарії Моб69428, МПК: РОї1О 1/28, 1989, найближчий аналогі. с 29 Недоліком відомого способу є недостатньо висока кількість одержуваної механічної енергії внаслідок того, Ге) що при витіканні через чотири канали ротора робочого тіла, і подачі його в утворений оболонкою у вигляді лопаткової турбіни простір навколо ротора і витіканні через отвори в оболонці між лопатками турбіни робоче тіло, що знаходиться між лопатками в момент зіткнення з потоками від каналів ротора виштовхується - "вибивається", розганяючись до швидкості потоку, що попадає з каналів ротора, на що затрачається частина с 30 енергії потоку. ав

При витіканні через отвори в оболонці у вигляді радіальної лопаткової турбіни існують втрати на прискорення робочого тіла в радіальних лопатках від відцентрових сил. о

Крім того, є втрати на вентиляцію за рахунок циркуляції робочого тіла між лопатками при витіканні через «І отвори в оболонці. 3о Також з оболонки, що обертається, у вигляді радіальної лопаткової турбіни робоче тіло витікає зі в швидкістю яка значно відрізняється від швидкості обертання оболонки, що приводить до втрат енергії.

Відома струминна реактивна турбіна, що містить робоче колесо, виконане у вигляді труби із закритим кінцем, скріпленої співвісно з валом, установленої з можливістю обертання, на трубі радіально закріплена із « протилежних сторін, принаймні, одна пара патрубків з відкритими кінцями, оболонку, що установлена з З 40 можливістю обертання та охоплює колесо, корпус, що охоплює колесо і оболонку із отворами для розміщення с вала і зі штуцерами для подачі та виходу робочого тіла. На оболонці закріплена із протилежних сторін, з» принаймні, одна пара патрубків з відкритими кінцями. Оболонка та робоче колесо встановлені на одному валу (патент США Мо3282560, НКИ: 415-80,1965).

Недоліком відомої турбіни є твердий зв'язок оболонки і робочого колеса, що встановлені на єдиному валу, і 45 обертання робочого колеса і оболонки в одну сторону, що забезпечує одержання механічної енергії тільки від 7 однієї оболонки, а патрубки робочого колеса є лише дроселюючими тиск подачі робочого тіла елементами «» турбіни, що призводять до марних втрат енергії та низькому коефіцієнту корисної дії.

Крім того, низька міцність довгої циліндричної оболонки з багатьма отворами на її поверхні обмежує о окружну швидкість оболонки та ще більше знижує коефіцієнт корисної дії турбіни. ав! 20 Відома двовальна радіальна турбіна, що містить сегнерове колесо, що виконане у вигляді труби із закритим кінцем, скріпленої співвісно з валом, установленої з можливістю обертання, на трубі радіально закріплена із із протилежних сторін, принаймні одна пара патрубків з відігнутими в протилежні сторони від їхньої осі відкритими кінцями, причому осі відігнутих відкритих кінців патрубків перпендикулярні площини, що проходить через осі пари патрубків і вісь труби, а в стінці труби відповідно патрубкам виконані отвори, оболонку, скріплену співвісно з валом, встановленим з можливістю обертання і, що охоплює сегнерове колесо, корпус, що

ГФ) охоплює сегнерове колесо і оболонку із отворами для розміщення труби сегнерового колеса і валів сегнерового колеса і оболонки і зі штуцером для виходу робочого тіла. Оболонка виконана у вигляді лопаткової турбіни о (патент Швейцарії Моб669428, МПК: РО10 1/28, 1989, найближчий аналогі.

Недоліком відомої турбіни є те, що в оболонці виконаній у вигляді лопаткової турбіни, лопатки кріпляться 60 до диска по його торці, що збільшує віддентрове навантаження на лопатки за рахунок додаткового моменту, а вузол кріплення лопаток нездатний нести високе навантаження, що вимагає зниження окружних швидкостей лопаткової турбіни і знижує коефіцієнт корисної дії лопаткової турбіни.

Для проходу між лопатками потік робочого тіла від сопел ротора повинен бути спрямований на лопатки під певним кутом, обумовленим формою лопаток і формою потоку із сопел. У відомій турбіні потік робочого тіла із бо сопел попадає на лопатки під різними кутами, що в середньому приведе до збільшених кутів прийнятих у турбінах з окремим сопловим апаратом і падінню коефіцієнта корисної дії.

Використання порожнього ротора (сегнерового колеса) приводить до втрат на тертя за рахунок виникнення в порожнині ротора циркуляції робочого тіла, що захоплюється за рахунок в'язкості на стінках і зворотної течії в середній частині порожнини ротора (сегнерового колеса), тобто утворенням парного вихру. У результаті втрачається потужність, що відбирається від ротора з порожниною.

При парціальному підведенні робочого тіла до оболонки (лопатковій турбіні) від чотирьох сопел ротора (сегнерового колеса), що саме обертається у зворотному напрямку, робоче тіло, що знаходиться між лопатками при низькому тискові, у момент зіткнення з потоками від сопел ротора виштовхується - "вибивається"; 7/0 розганяючись до швидкості потоку, що попадає із сопел ротора, на що затрачається частина енергії потоку.

В оболонці (лопатковій турбіні) існують втрати на прискорення робочого тіла в радіальних лопатках від відцентрових сил.

Крім того, є втрати на вентиляцію за рахунок циркуляції робочого тіла між лопатками при витіканні через отвори в оболонці.

Також з обертової оболонки у вигляді лопаткової турбіни робоче тіло витікає зі швидкістю яка значно відрізняється від швидкості обертання оболонки, що приводить до втрати енергії.

Відома турбіна має складну конструкцію і складну технологію виготовлення, внаслідок використання оболонки як лопаткової турбіни.

Запропонованим способом одержання механічної енергії в турбіні вирішується задача збільшення механічної 2о енергії що одержують в турбіні шляхом збільшення коефіцієнта корисної дії за рахунок максимального використання кінетичної енергії потоку відпрацьованого робочого тіла, що витікає з каналів ротора турбіни, і забезпечення мінімальної абсолютної швидкості потоку при витіканні з каналів оболонки.

Задача створення способу одержання механічної енергії в турбіні вирішується тим, що в способі одержання механічної енергії в турбіні, що включає подачу робочого тіла в канали ротора турбіни і розгін робочого тіла сч г при витіканні з каналів в одному напрямку вздовж окружності перпендикулярному радіусу ротора із забезпеченням обертання ротора, робоче тіло з каналів ротора подають в утворений оболонкою простір навколо і) ротора і воно взаємодіє з тертям з оболонкою і витікає через отвори в оболонці розганяючись в одному напрямку із забезпеченням її обертання, відповідно до винаходу, утворений оболонкою простір виконаний закритим і по радіусу окружності вздовж вихідних отворів каналів ротора, а робоче тіло, що витікає через отвори в оболонці с зо розганяється вздовж окружності перпендикулярно радіусу оболонки, в напрямку протилежному витіканню з ротора. о

Виконання утвореного оболонкою простору закритим і по радіусі окружності уздовж вихідних отворів каналів с ротора і розгін робочого тіла, що витікає через отвори в оболонці уздовж окружності перпендикулярно радіусу оболонки в напрямку протилежному витіканню з ротора дозволяє забезпечити обертання оболонки турбіни за - зв рахунок корисного використання надлишкової кінетичної енергії робочого потоку, що витікає з каналів ротора ї- турбіни, і приводить до збільшення механічної енергії, яку одержують в турбіні.

Крім того витікання через отвори в оболонці робочого тіла відбувається зі швидкістю близькою до окружної швидкості оболонки у зворотному напрямку, так що абсолютна швидкість потоку робочого тіла близька до нуля, що знижує втрати механічної енергії. «

Навантаження може бути прикладене до ротора і оболонки так, щоб установити однакові окружні швидкості пт») с обертання зовнішнього діаметра ротора і внутрішнього діаметра оболонки.

Докладання навантаження до ротора і оболонки так, щоб установити однакові окружні швидкості обертання ;» зовнішнього діаметра ротора і внутрішнього діаметра оболонки дозволяє одержати найбільший коефіцієнт корисної дії турбіни.

Запропонованою турбіною вирішується задача збільшення механічної енергії, яку одержують в турбіні, -І шляхом збільшення коефіцієнта корисної дії внаслідок мінімальних втрат енергії при витіканні робочого тіла з оболонки, а також спрощення конструкції турбіни. ве Задача створення турбіни вирішується тим, що в турбіні, що містить сегнерове колесо, виконане у вигляді 2) труби із закритим кінцем, скріпленої співвісно з валом встановленої з можливістю обертання, на трубі 5р радіально закріплена із протилежних сторін, принаймні одна пара патрубків з відігнутими в протилежні сторони о від їхньої осі відкритими кінцями, причому осі відігнутих відкритих кінців патрубків перпендикулярні площині,

Ге що проходить Через осі пари патрубків і вісь труби, а в стінці труби відповідно патрубкам виконано отвори, оболонку, яка скріплена співвісно з валом, який встановлено з можливістю обертання, і охоплює сегнерове колесо, корпус, що охоплює сегнерове колесо і оболонку із отворами для розміщення труби сегнерового колеса і ов валів сегнерового колеса і оболонки і зі штуцером для виходу робочого тіла, згідно з винаходом, оболонка виконана у вигляді циліндричного барабана, циліндричний пасок барабана примикає до відігнутих кінців (Ф, патрубків сегнерового колеса із зазором, на циліндричному паску барабана радіально закріплена із протилежних ка сторін, принаймні одна пара патрубків з відкритими кінцями відігнутими в різні сторони від їхньої осі протилежні сторонам патрубків сегнерового колеса, причому осі відігнутих відкритих кінців патрубків барабана бо перпендикулярні площині, що проходить через осі пари патрубків барабана і вісь труби, у стінці паска відповідно патрубкам виконані отвори.

Виконання оболонки у вигляді циліндричного барабана, примикання циліндричного паска барабана до відігнутих кінців патрубків сегнерового колеса із зазором, закріплення на циліндричному паску барабана радіально із протилежних сторін, принаймні однієї пари патрубків з відкритими кінцями відігнутими в різні 65 сторони від їхньої осі протилежні сторонам патрубків сегнерового колеса, причому осі відігнутих відкритих кінців патрубків барабана перпендикулярні площині, що проходить Через осі пари патрубків барабана і вісь труби, а в стінці паска відповідно патрубкам виконані отвори, що дозволяють відпрацьованому робочому тілу, що виходить із сегнерового колеса, взаємодіяти із циліндричним паском барабана, встановленим дуже близько, на відстані зазору від відігнутих кінців патрубків сегнерова колеса, приводячи його в обертання, і при витіканні

З відкритих кінців патрубків барабана підсилювати обертання барабана, а також дозволяє спростити конструкцію і технологію виготовлення за рахунок заміни лопаткової турбіни.

Крім того, витікання з відкритих кінців циліндричного барабана робочого тіла відбувається зі швидкістю близькою до окружної швидкості циліндричного барабана у зворотному напрямку, так що абсолютна швидкість потоку робочого тіла близька до нуля, що підвищує коефіцієнт корисної дії турбіни. 70 Використання однієї і більше пар патрубків дозволяє приводити в обертання барабан і одержувати від нього додаткову механічну енергію.

У такий спосіб з'являється додаткова механічна енергія від обертання барабана, що підвищує коефіцієнт корисної дії турбіни.

Патрубки сегнерового колеса можуть бути виконані обтічної форми.

Виконання патрубків сегнерового колеса обтічної форми, тобто форми, що має зовнішні обриси, що забезпечують під час руху найменший опір зустрічного потоку робочого тіла, наприклад у поперечному перерізі у вигляді каплевидного профілю, дозволяє знизити аеродинамічні втрати на тертя при обертанні сегнерова колеса в барабані, який заповнено робочим тілом, що дозволяє збільшити механічну енергію, яку одержують в турбіні.

Обтічна форма патрубків сегнероваого колеса може бути виконана в поперечному перерізі у вигляді крилоподібного профілю з відношенням І /Б » 5, де І - хорда крила,

Ь - найбільша товщина крила.

Виконання обтічної форми патрубків сегнерового колеса в поперечному перерізі у вигляді крилоподібного профілю з відношенням І /Ь » 5, с де І - хорда крила,

Ь - найбільша товщина крила, і) дозволяє створити найбільш оптимальні умови при зниженні аеродинамічних втрат на тертя при обертанні сегнерового колеса в барабані заповненому робочим тілом.

Патрубки барабана можуть бути виконані обтічної форми. Ге

Виконання патрубків барабана обтічної форми, тобто форми, що має зовнішні обриси, що забезпечують при русі найменший опір зустрічного потоку робочого тіла, наприклад у поперечному перерізі у вигляді о каплеподібного профілю, дозволяє знизити аеродинамічні втрати на тертя при обертанні барабана в корпусі, со заповненому робочим тілом.

Обтічна форма патрубків барабана може бути виконана в поперечному перерізі у вигляді крилоподібного З профілю з відношенням І /Ь » 5, ч- де І - хорда крила,

Ь - найбільша товщина крила.

Виконання обтічної форми патрубків барабана в поперечному перерізі у вигляді крилоподібного профілю з « відношенням І /о 5 5, де І - хорда крила, - с Ь - найбільша товщина крила, а дозволяє створити найбільш оптимальні умови при зниженні аеродинамічних втрат на тертя при обертанні є» барабана в корпусі заповненому робочим тілом.

На Фіг.1 зображений загальний вид турбіни в розрізі; на Фіг.2 - вид по А на Фіг.1; на Фіг.3 - поздовжній перетин патрубка сегнерового колеса або барабана, виконаний в поперечному перерізі у вигляді крилоподібного -і профілю; на Фіг.4 - розріз по А-А на Фіг.З; на Фіг.5 - розріз по Б-Б на Фіг.3. їх Турбіна містить сегнерове колесо, зроблене у вигляді труби 1 із закритим кінцем, скріпленої співвісно з валом 2, труба 1 з валом 2 установлені з можливістю обертання на підшипниках. На трубі 1 закріплені радіально (95) із протилежних сторін, принаймні одна пара патрубків З з відігнутими в протилежні сторони відкритими кінцями о 50 4, осі відігнутих відкритих кінців 4 патрубків З перпендикулярні площині, що проходить через осі пари патрубків З і вісь труби 1, а в стінці труби 1 відповідно патрубкам З виконані отвори 13. Відкриті кінці 4 що) можуть бути виконані у вигляді сопел. Циліндричний барабан 5 скріплений співвісно з валом 6 встановлений співвісно трубі 1 з можливістю обертання на підшипниках і охоплює сегнерове колесо. Циліндричний пасок 7 циліндричного барабана 5 примикає до відігнутих відкритих кінців 4 патрубків З сегнерового колеса із зазором.

На циліндричному . паску 7 циліндричного барабана 5 закріплені радіально із протилежних сторін, принаймні о одна пара патрубків 8 з відкритими кінцями 9 відігнутими в різні сторони від їхньої осі протилежні сторонам патрубків З сегнерового колеса. Вісі відігнутих відкритих кінців 9 патрубків 8 циліндричного барабана 5 їмо) перпендикулярні площини, що проходить через осі пари патрубків 8 циліндричного барабана 5 і вісь труби 1. У стінці циліндричного паска 7 циліндричного барабана 5 відповідно патрубкам 8 виконані отвори 10. Є корпус 11, бо що охоплює сегнерове колесо і циліндричний барабан 5, з отворами для розміщення труби 1 сегнерового колеса і валів 6 і 2 циліндричні барабани 5 і сегнерового колеса зі штуцером 12 для виходу робочого тіла. Корпус 11 з'єднаний із вхідним патрубком 14 подачі робочого тіла. Труба 1 сегнерового колеса має на вхідній його частині численні проточки 15, створюючи разом із вхідним патрубком 14 лабіринтові ущільнення, що забезпечують мінімальні витоки робочого тіла подаваного в турбіну. 65 Патрубки З сегнерового колеса можуть бути виконані обтічної форми, наприклад у поперечному перерізі у вигляді каплеподібного профілю.

Обтічна форма патрубків З сегнерового колеса може бути виконана в поперечному перерізі у вигляді крилоподібного профілю з відношенням І /Бо » 5, де І - хорда крила,

Ь - найбільша товщина крила.

Патрубки 8 циліндричного барабана 5 можуть бути виконані обтічної форми, наприклад у поперечному перерізі у вигляді каплеподібного профілю.

Обтічна форма патрубків 8 циліндричного барабана 5 може бути виконана в поперечному перерізі у вигляді крилоподібного профілю з відношенням І /6 » 5, 70 де І - хорда крила,

Ь - найбільша товщина крила.

Вибір найменших аеродинамічних інтегральних втрат при обертанні патрубків З сегнерового колеса і патрубків 8 циліндричного барабана 5, виконаних у поперечному перерізі у вигляді крилоподібного профілю, наприклад симетричного профілю Жуковського, здійснений за значенням профільного опору Сх - 0,02 за 7/5 Методикою викладеної в книзі Г.И. Абрамовича "Прикладна газова динаміка", видавництво "Наука", редакція фізико-математичної літератури, М, 1969, с 545, мал. 10.12. Симетричний профіль Жуковського показаний на

Фіг.3, 4 і 5.

Турбіна працює в такий спосіб.

Робоче тіло подають у вхідний патрубок 14 і трубу 1 сегнерового колеса і далі подають у канали кожної 2о пари патрубків З. Робоче тіло витікає з високою швидкістю із протилежних відкритих кінців 4 патрубків З розганяючись в одному напрямку уздовж окружності перпендикулярно радіусу сегнерового колеса із забезпеченням його обертання за рахунок створення моменту реактивних сил.

Відпрацьований потік робочого тіла з відкритих кінців 4 патрубків З з високою швидкістю потрапляє в порожнину закритого простору навколо сегнерового колеса, що створюється циліндричним барабаном 5 і с взаємодіє з тертям зі стінкою циліндричного барабана 5, приводячи його в обертання. Далі робоче тіло попадає в пару патрубків 8 циліндричного барабана 5 і витікає через відкриті кінці У, розганяючись з високою о швидкістю і приводячи в обертання циліндричний барабан 5 за рахунок створення моменту реактивних сил.

У процесі обертання циліндричного барабана 5, з відкритих кінців 4 витікає , потік робочого тіла, який загальмовується усередині циліндричного барабана 5 силами тертя до його окружної швидкості, створюючи Га зо Момент тертя, що обертає циліндричний барабан 5. Одночасно, при обертанні циліндричного барабана 5 всередині нього на робоче тіло діють відцентрові сили, створюючи відцентровий тиск, під дією якого о відбувається витікання робочого тіла з відкритих кінців 9У циліндричного барабана 5, створюючи додатковий со момент, що підсумовується з моментом тертя.

Від обертання сегнерового колеса і циліндричного барабана 5 обертання передаються відповідно валам 2 і 6 в 1 від них до споживача. ї-

Таким чином, відбувається корисне використання енергії, відпрацьованого в сегнеровому колесі робочого тіла і одержання додаткової потужності.

Далі робоче тіло потрапляє у корпус 11 і виходить через штуцер 12 для виходу робочого тіла.

Використання патрубків З і 8 відповідно сегнерового колеса і циліндричного барабана 5 обтічної форми « дозволяє знизити аеродинамічні втрати при обертанні патрубків і підвищити отриману механічну енергію в шщ с турбіні. й Спосіб одержання механічної енергії в турбіні здійснюють у такий спосіб. «» Робоче тіло подають у канали ротора турбіни. Робоче тіло розганяють, тобто збільшують його швидкість, при витіканні з каналів в одному напрямку уздовж окружності радіуса ротора із забезпеченням обертання ротора і одержання механічної енергії. При цьому разом з ротором обертається і його вал, з якого знімається корисна -і енергія.

Робоче тіло надходить із каналів ротора в закритий простір навколо ротора і взаємодіє з тертям з ть оболонкою, що утворює закритий простір і виконаної по радіусу окружності вздовж вихідних отворів каналів г) ротора. Виконання оболонки по радіусу окружності уздовж вихідних отворів каналів дозволяє обертатися 5р оболонці навколо ротора, а взаємодія з тертям робочого тіла з оболонкою приводить в обертання оболонку о одночасно створюючи відцентровий тиск усередині оболонки. Оболонка, наприклад, може бути виконана у

ГЯ6) вигляді барабана.

Далі робоче тіло витікає під дією відцентрового тиску через отвори в оболонці (це можуть бути, наприклад отвори 10 у циліндричному барабані 5 і отвори в патрубках 8), розганяючись в одному напрямку уздовж 5Бв окружності перпендикулярному радіусу оболонки і у протилежному напрямку витікання з ротора із забезпеченням обертання оболонки і одержання механічної енергії. Витікання з розгоном (збільшенням іФ) швидкості) з отворів оболонки в одному напрямку уздовж окружності перпендикулярному радіусу оболонки ко дозволяє приводити в обертання оболонку, а гальмування робочого тіла, що витікає з каналів ротора в оболонку, дозволяє підсилювати ефект обертання за рахунок сил тертя робочого тіла об оболонку і реактивних бо сил. При цьому разом з оболонкою обертається її вал, з якого знімається додаткова корисна енергія.

Навантаження може бути прикладене до ротора і оболонки так, щоб встановити однакові окружні швидкості обертання зовнішнього діаметра ротора і внутрішнього діаметра оболонки. Це здійснюється підключенням споживачів енергії, наприклад електрогенераторів до валів ротора і оболонки і встановлення таких режимів їхньої роботи, щоб окружні швидкості обертання зовнішнього діаметра ротора і внутрішнього діаметра оболонки 65 були однакові. У цьому випадку можна одержати найбільший коефіцієнт корисної дії турбіни.

За законом збереження моменту кількості руху, момент обертання, що діє на ротор М дорівнює сумарному моменту обертання М», що діє на оболонку: М. - Мо. Якщо швидкість витікання кг/с робочого тіла з каналів ротора буде МУ; на радіусі К, то

Му - М» - (МУ/-М1)УК, де М. - окружна швидкість обертання ротора.

Потужність, що розвивається ротором, при кутовій швидкості су - М1/К

МА -(УМ-М 1) МК - (ММ4-М4)М

Відповідно при тому ж моменті М. - М» потужність, що розвивається оболонкою, буде при оо - Мо/К, де Мо - окружна швидкість обертання оболонки

Мо 2 (ММ4-М4) Мої К(МУ-М4).Мо.

Отже, при однакових окружних швидкостях М 4-Мо і відсутності аеродинамічних і інших втрат, наявність обертової оболонки дозволяє додатково отримати таку ж потужність, як і потужність ротора, тобто подвоїти сумарну потужність системи ротор - болонка і одержати максимальний теоретичний коефіцієнт корисної дії турбіни.

При М.- М» - М коефіцієнт корисної дії становить:

Н - (МанмоЛМ 7/2 х (МЛМ МЛМ),

При співвідношенні М / МУ - 0,25

Н- 4(0,25 - (0,25)7)- 0,75

Як робоче тіло в турбіні можуть використатися рідина, газ і пара.

Турбіна працює на водяній парі. Використовують ротор типу сегнерового колесо із двома каналами. Подають водяний пар у два канали ротора і розганяють потік водяної пари при витіканні з каналів в одному напрямку уздовж окружності перпендикулярному радіусу ротора до швидкості 79Ом/с. Використовують ротор з радіусом г - 0,48м і кількістю обертів п - 5000об/хв. Окружна швидкість ротора 251м/с. Ротор обертається і з його вала знімається механічна енергія. сч

Далі водяна пара з каналів ротора надходить у закритий простір навколо ротора і взаємодіє з тертям з Го) оболонкою, що утворює закритий простір і виконаної по радіусу окружності уздовж вихідних отворів каналів ротора. Через отвори в оболонці водяна пара витікає розганяючись до швидкості 251м/с в одному напрямку уздовж окружності перпендикулярному радіусу оболонки і у протилежному напрямку витікання з ротора із забезпеченням обертання оболонки. Радіус оболонки незначно перевищує радіус ротора і становить 0,4805м, а см й я й бр число обертів оболонки п - 4990об/хв. Окружна швидкість оболонки 251м/с. Оболонка обертається і з її вала «2 знімається додаткова механічна енергія.

До валів ротора і оболонки прикладають навантаження встановленням окремих електрогенераторів на со обидва вали і встановлюють такі режими роботи електрогенераторів, щоб окружні швидкості обертання «І зовнішнього діаметра ротора і внутрішнього діаметра оболонки стали однакові 251м/с. У цьому випадку з турбіни знімається найбільша механічна енергія при теоретичному коефіцієнті корисної дії Н - 0,86. -

Запропонований спосіб одержання механічної енергії в турбіні підтверджений експериментально і турбіна, що реалізує цей спосіб, успішно пройшла випробування.

Найбільше успішно даний винахід може бути використано як гідравлічна, пневматична і парова турбіна для « дю привода електрогенераторів, компресорів холодильних установок і теплових насосів. -о с в

Claims (2)

Формула винаходу и?

1. Спосіб одержання механічної енергії в турбіні, який включає подачу робочого тіла в канали ротора 45 турбіни і розганяння робочого тіла при витіканні з каналів в одному напрямку уздовж окружності, - перпендикулярному радіусу ротора, із забезпеченням обертання ротора, робоче тіло з каналів ротора подають в г» утворений оболонкою простір навколо ротора і воно взаємодіє з тертям з оболонкою і витікає через отвори в оболонці, розганяючись в одному напрямку із забезпеченням Її обертання, який відрізняється тим, що утворений Мн оболонкою простір виконаний закритим по радіусу окружності уздовж вихідних отворів каналів ротора, а робоче ав) 50 тіло, яке витікає через отвори в оболонці, розганяється уздовж окружності перпендикулярно радіусу оболонки в напрямку, протилежному витіканню з ротора. із

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що прикладають навантаження до ротора і оболонки так, щоб установити однакові обводові швидкості обертання зовнішнього діаметра ротора і внутрішнього діаметра оболонки.

З. Турбіна, що містить сегнерове колесо, виконане у вигляді труби із закритим кінцем, скріпленої ГФ) співвісно з валом, встановленої з можливістю обертання, на трубі радіально закріплена із протилежних сторін юю принаймні одна пара патрубків з відігнутими в протилежні сторони від їхньої осі відкритими кінцями, причому осі відігнутих відкритих кінців патрубків перпендикулярні площині, що проходить через осі пари патрубків і вісь труби, а в стінці труби відповідно патрубкам виконані отвори, оболонку, яка скріплена співвісно з валом, 60 встановленим з можливістю обертання, і охоплює сегнерове колесо, корпус, що охоплює сегнерове колесо і оболонку із отворами для розміщення труби сегнерового колеса і валів сегнерового колеса і оболонки і зі штуцером для виходу робочого тіла, яка відрізняється тим, що оболонка виконана у вигляді циліндричного барабана, циліндричний пасок барабана примикає до відігнутих кінців патрубків сегнерового колеса із зазором, на циліндричному паску барабана радіально закріплена із протилежних сторін принаймні одна пара патрубків з бо відкритими кінцями, відігнутими в різні сторони від їхньої осі, протилежні сторонам патрубків сегнерового колеса, причому осі відігнутих відкритих кінців патрубків барабана перпендикулярні площині, що проходить через осі пари патрубків барабана і вісь труби, а в стінці паска відповідно патрубкам виконані отвори.

4. Турбіна за п. 3, яка відрізняється тим, що патрубки сегнерового колеса виконані обтічної форми.

5. Турбіна за п. 4, яка відрізняється тим, що обтічна форма патрубків сегнерового колеса виконана в поперечному перерізі у вигляді крилоподібного профілю з відношенням І /ь 2 5, де І. - хорда крила, Б - найбільша товщина крила.

6. Турбіна за будь-яким з пп. 3-5, яка відрізняється тим, що патрубки барабана виконані обтічної форми.

7. Турбіна за п. 6, яка відрізняється тим, що обтічна форма патрубків барабана виконана в поперечному 7/о перерізі у вигляді крилоподібного профілю з відношенням І /6 4. 5, де | - хорда крила, 5 - найбільша товщина крила. с (8) с «в) со

«

м. -

с . и? -І щ» (95) о 50 Ко) Ф) іме) 60 б5