WO2017131560A2 - Buffer device - Google Patents

Buffer device Download PDF

Info

Publication number
WO2017131560A2
WO2017131560A2 PCT/RU2017/000121 RU2017000121W WO2017131560A2 WO 2017131560 A2 WO2017131560 A2 WO 2017131560A2 RU 2017000121 W RU2017000121 W RU 2017000121W WO 2017131560 A2 WO2017131560 A2 WO 2017131560A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
buffer
rotor
buffer device
channel
working fluid
Prior art date
Application number
PCT/RU2017/000121
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Other versions
WO2017131560A3 (en
Inventor
Евгений Павлович ПОЗДНЯКОВ
Original Assignee
Евгений Павлович ПОЗДНЯКОВ
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 Евгений Павлович ПОЗДНЯКОВ filed Critical Евгений Павлович ПОЗДНЯКОВ
Publication of WO2017131560A2 publication Critical patent/WO2017131560A2/en
Publication of WO2017131560A3 publication Critical patent/WO2017131560A3/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly

Definitions

  • the invention relates to heat engines and can be used in gas turbine and jet engines of various types with a single-phase working fluid.
  • a buffer method for supplying a working fluid to a heat engine heater is known (Application for patent Ns 2015111076 dated 03/27/2015: BUFFER METHOD FOR SUBMITTING A WORKING BODY TO A HEATING ENGINE HEATER AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION).
  • a device is proposed in the form of a housing with a rotor installed inside it. In this case, the rotor cavities form buffer vessels. In this case, when the rotor rotates, each cavity is connected to one of the pairs of channels supplying and discharging the working fluid.
  • the disadvantage of the proposed device is the use of additional circulation fans necessary to ensure 15 circulation of the working fluid in the buffer device, in the combustion chamber and heat exchanger, which greatly complicates the engine as a whole, reduces its reliability and efficiency.
  • Another disadvantage of the proposed device is the high and sharp fluctuations in the pressure of the working fluid in the buffer vessels due to the 20 pressure differences in the supply channels to the combustion chamber, to the heat exchanger and to the source of the cooled working fluid, which leads to a decrease in the efficiency of circulation of the working fluid in the buffer device.
  • An object of the invention is to increase the efficiency of the 25 buffer device.
  • the rotor of the buffer device consisting of a housing with a rotor installed inside it with the buffer cavities inside it, is made in the form of a centrifugal or axial rotor blade.
  • buffer vessels are formed in the space between the rotor blades and the walls of the housing, and during rotation rotor circulation of the working fluid between the inlet and outlet channels is due to the driving force of the rotor blades.
  • the vessels connecting to the channel pairs in which the working fluid pressure is higher than in the vessels are first connected to the channel supplying the working fluid, then the vessels are connected to the channel diverting the working fluid.
  • the direction of flow of the working fluid is always directed from the channels leading into the working fluid.
  • the vessels are first connected to the channel diverting the working fluid, then the vessels are connected to the channel supplying the working fluid.
  • the windows of the supply and outlet channels from the side where the beginning of their connection with the vessels is carried out be made at some angle to the blades. That provides a smoother expansion of the bore in the process of connecting the buffer vessels with the inlet and outlet channels. As a result, a more uniform balancing of the pressures in the buffer vessels and channels during their connection is ensured.
  • figure 1 shows a schematic General view of a buffer device in section; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 2; figure 4 is a section bb in figure 2; figure 5 connection diagram of a buffer device; figure 6 is a multi-stage circuit buffer device; figure 7 is an example of a practical implementation of the device (in the context); figure 8 is a section aa in figure 7; Figure 9 is a sectional view of BB in Figure 7; figure 10 is a section bb in figure 7.
  • the buffer device with the centrifugal impeller of the rotor (Fig. 1) consists of a housing 1 and a cover 2 of the housing 1 with a rotor 4 installed inside it on the bearing 3. VI; VII; Viii. In the lid 2 the housing 1 there are supply channels I suitable to the inner perimeter of the rotor 4; II; III; IV.
  • the rotor 4 comprises impeller blades 5 mounted on it (hereinafter referred to as rotor blades) and a cover 6 covering them from above.
  • Figure 5 shows a connection diagram of a buffer device.
  • Air (working fluid) through the air intake 7 enters through the supply channel II into the housing 1 of the buffer device, from where through the exhaust channel VIII the air enters the heat exchanger 8, then from the heat exchanger 8 the air enters the housing 1 of the buffer device through the supply channel IV, then air from the housing 1 of the buffer device enters through the exhaust channel V into the combustion chamber 9, where it mixes with the fuel and burns.
  • Combustion products (heated working fluid) from the combustion chamber 9 are divided into two streams.
  • One stream enters the turbine 10, which gives off most of its potential energy, and leaves it into the atmosphere through the exhaust pipe 11.
  • the second stream enters the casing 1 of the buffer device through the inlet channel I, then the combustion products from the casing 1 of the buffer device through the exhaust channel VII enter the heat exchanger 8, then the combustion products from the heat exchanger 8 enter the housing 1 of the buffer device through the inlet III, then the combustion products from the housing 1 of the buffer device through the exhaust channel l VI enters through the exhaust pipe 12 into the atmosphere.
  • the heat exchanger 8 provides heat transfer from the combustion products coming from the combustion chamber 9 through the housing 1 of the buffer device to the atmosphere through the exhaust pipe 12 to the air (cooled working fluid) coming from the atmosphere through the air intake 7, through the housing 1 of the buffer device to the combustion chamber 9 .
  • the angular width of sections A, D, G, K must be from one or more angular widths of space between two adjacent blades 5 of rotor 4.
  • the windows of the outlet channels VII, VI in these positions should be performed at a certain angle H to the blades 5 of the rotor 4 comprising from 1 to 80 angular degrees, depending on the operating conditions of the engine. Moreover, in these positions due to
  • the windows of the supply channels VII, VI in these positions should be performed at a certain angle H to the blades 5 of the rotor 4, comprising from 1 to 80 angular degrees
  • the buffer cavities formed by the space between the blades 5 of the rotor 4 pass through the following functional zones: A, D, G, K — buffer zone; B, L — pressure balancing zone with movement of the working fluid from the supply channel to the buffer cavity (buffer vessel), throttling zone; D, 3 — pressure balancing zone with the movement of the working fluid from the buffer cavity into the outlet channel, the throttling zone; B, E, I, M — zone of replacement of the working fluid in the flow between a pair of inlet and outlet channels by the working fluid from the buffer cavity.
  • the number of rotor blades in the buffer device can vary from one to a thousand or more.
  • the rotor blades can be either straight or inclined in the above description, have an S-shaped profile and other known profiles of centrifugal fan impellers.
  • the inlet and outlet channels are displaced relative to the center of rotation of the rotor by an angle equal to the angle of the radial turn of the rotor blades relative to this center.
  • Impellers of known axial fans and compressors are also possible.
  • the flows of the working fluid in the device will run parallel to the axis of rotation of the impeller.
  • the use of an axial impeller can significantly reduce the gaps between the impeller and the housing of the device, which increases the efficiency of the device. It is also possible to use other known types and types of impellers designed to move gases.
  • Seals can be used as a labyrinth type, as well as other known types and types.
  • the buffer device consists of a housing formed by the upper 13 and lower 14 by the walls of the housing and the ring 15 of the housing. Inside the bearings 3, a rotor 4 with blades 5 is installed. There are also four labyrinth seals 16. In figure 7, the arrows indicate the direction of flow of the working fluid when the rotor rotates counterclockwise (figure 8.9), which is the working direction of rotation.
  • the figure 10 shows the rotor 4 with the blades 5 and the ring 15 of the housing.
  • the supply channels are located around the circumference in the lower wall 14 of the housing.
  • Outlet b the channels are located around the circumference in the upper wall 13 of the housing.
  • the device has two rows of parallel, functionally identical sectors: A1, A2; B1, B2; B1, B2; P, G2; D1, D2; E1, E2; ⁇ 1, ⁇ 2; 31, 32; I1, I2; K1, K2; L1, L2; M1, M2.
  • the channel windows in these sectors have the same function as the centrifugal rotor buffer device described above.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

The invention relates to heat engines and may be applied in various types of gas turbine engines and air-jet engines having a single-phase working body for feeding a working body into a heater. The invention allows for avoiding the use of circulating fans otherwise necessary for the operation of a buffer device. A rotor of a buffer device is made in the form of blades, and a working body is circulated in the buffer device via the motive force of said blades.

Description

БУФЕРНОЕ УСТРОЙСТВО  BUFFER
Изобретение относится к тепловым двигателям и может применяться в газотурбинных и воздушно-реактивных двигателях различных типов с однофазным рабочим телом.  The invention relates to heat engines and can be used in gas turbine and jet engines of various types with a single-phase working fluid.
5 Известен буферный способ подачи рабочего тела в нагреватель теплового двигателя (Заявка на получение патента Ns 2015111076 от 27.03.2015: БУФЕРНЫЙ СПОСОБ ПОДАЧИ РАБОЧЕГО ТЕЛА В НАГРЕВАТЕЛЬ РАБОЧЕГО ТЕЛА ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ). Предлагается устройство, выполненное в виде ю корпуса с установленным внутри него ротором. При этом полости ротора образуют буферные сосуды. При этом при вращении ротора каждая полость соединяется с одной из пар подводящих и отводящих рабочее тело каналов. 5 A buffer method for supplying a working fluid to a heat engine heater is known (Application for patent Ns 2015111076 dated 03/27/2015: BUFFER METHOD FOR SUBMITTING A WORKING BODY TO A HEATING ENGINE HEATER AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION). A device is proposed in the form of a housing with a rotor installed inside it. In this case, the rotor cavities form buffer vessels. In this case, when the rotor rotates, each cavity is connected to one of the pairs of channels supplying and discharging the working fluid.
Недостатком предложенного устройства является использование дополнительных циркуляционных вентиляторов необходимых для обеспечения 15 циркуляции рабочего тела в буферном устройстве, в камере сгорания и теплообменном аппарате, что значительно усложняет двигатель в целом, снижает его надёжность и эффективность.  The disadvantage of the proposed device is the use of additional circulation fans necessary to ensure 15 circulation of the working fluid in the buffer device, in the combustion chamber and heat exchanger, which greatly complicates the engine as a whole, reduces its reliability and efficiency.
Также недостатком предложенного устройства является высокие и резкие колебания давления рабочего тела в буферных сосудах обусловленное 20 разностью давлений в подводящих каналах к камере сгорания, к теплообменному аппарату и к источнику охлаждённого рабочего тела, что приводит к снижению эффективности циркуляции рабочего тела в буферном устройстве.  Another disadvantage of the proposed device is the high and sharp fluctuations in the pressure of the working fluid in the buffer vessels due to the 20 pressure differences in the supply channels to the combustion chamber, to the heat exchanger and to the source of the cooled working fluid, which leads to a decrease in the efficiency of circulation of the working fluid in the buffer device.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности 25 буферного устройства.  An object of the invention is to increase the efficiency of the 25 buffer device.
Поставленная задача решается за счет того что ротор буферного устройства, состоящего из корпуса с установленным внутри него ротором с находящимися в нем буферными полостями, выполнен в форме лопастного центробежного или осевого винта. При этом буферные сосуды образуются зо пространством между лопастями ротора и стенками корпуса, а при вращении ротора циркуляция рабочего тела между подводящими и отводящими каналами осуществляется за счёт движущей силы лопастей винта. The problem is solved due to the fact that the rotor of the buffer device, consisting of a housing with a rotor installed inside it with the buffer cavities inside it, is made in the form of a centrifugal or axial rotor blade. In this case, buffer vessels are formed in the space between the rotor blades and the walls of the housing, and during rotation rotor circulation of the working fluid between the inlet and outlet channels is due to the driving force of the rotor blades.
Также, с целью обеспечения однонаправленных потоков рабочего тела в буферном устройстве, при вращении ротора сосуды соединяющиеся с парами каналов в которых давление рабочего тела выше, чем в сосудах, сначала соединяют с подводящим рабочее тело каналом, далее сосуды соединяют с отводящим рабочее тело каналом. В результате чего направление потока рабочего тела всегда направленно из подводящего в отводящий рабочее тело каналы. С той же целью при соединении сосудов с парами каналов, в которых давление ниже, чем в сосудах, сосуды сначала соединяют с отводящим рабочее тело каналом, далее сосуды с подводящим рабочее тело каналом. Also, in order to ensure unidirectional flows of the working fluid in the buffer device, when the rotor rotates, the vessels connecting to the channel pairs in which the working fluid pressure is higher than in the vessels, are first connected to the channel supplying the working fluid, then the vessels are connected to the channel diverting the working fluid. As a result, the direction of flow of the working fluid is always directed from the channels leading into the working fluid. For the same purpose, when connecting vessels with pairs of channels, in which the pressure is lower than in the vessels, the vessels are first connected to the channel diverting the working fluid, then the vessels are connected to the channel supplying the working fluid.
С целью обеспечения максимальной равномерности потоков рабочего тела в буферном устройстве предлагается окна подводящих и отводящих каналов со стороны, где осуществляется начало их соединения с сосудами выполнить под некоторым углом к лопастям. Что обеспечивает более плавное расширение проходного сечения в процессе соединения буферных сосудов с подводящими и отводящими каналами. В результате чего обеспечивается более равномерное уравновешивание давлений в буферных сосудах и каналах во время их соединения.  In order to ensure maximum uniformity of the flow of the working fluid in the buffer device, it is proposed that the windows of the supply and outlet channels from the side where the beginning of their connection with the vessels is carried out be made at some angle to the blades. That provides a smoother expansion of the bore in the process of connecting the buffer vessels with the inlet and outlet channels. As a result, a more uniform balancing of the pressures in the buffer vessels and channels during their connection is ensured.
На фигуре 1 показан схематично общий вид буферного устройства в разрезе; на фигуре 2 - разрез А-А на фигуре 1 ; на фигуре 3 - разрез Б-Б на фигуре 2; на фигуре 4 - разрез В-В на фигуре 2; на фигуре 5 схема подключения буферного устройства; на фигуре 6- многокаскадная схема буферного устройства; на фигуре 7- пример практической реализации устройства (в разрезе); на фигуре 8-разрез А-А на фигуре 7; на фигуре 9-разрез Б-Б на фигуре 7; на фигуре 10-разрез В-В на фигуре 7.  The figure 1 shows a schematic General view of a buffer device in section; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 2; figure 4 is a section bb in figure 2; figure 5 connection diagram of a buffer device; figure 6 is a multi-stage circuit buffer device; figure 7 is an example of a practical implementation of the device (in the context); figure 8 is a section aa in figure 7; Figure 9 is a sectional view of BB in Figure 7; figure 10 is a section bb in figure 7.
Буферное устройство с центробежной крыльчаткой ротора (фигура. 1) состоит из корпуса 1 и крышки 2 корпуса 1 с установленным внутри него на подшипнике 3 ротором 4. В корпусе 1 (фигура. 2) имеются подходящие к внешнему периметру ротора 4 отводящие каналы V; VI; VII; VIII. В крышке 2 корпуса 1 имеются подходящие к внутреннему периметру ротора 4 подводящие каналы I; II; III; IV. The buffer device with the centrifugal impeller of the rotor (Fig. 1) consists of a housing 1 and a cover 2 of the housing 1 with a rotor 4 installed inside it on the bearing 3. VI; VII; Viii. In the lid 2 the housing 1 there are supply channels I suitable to the inner perimeter of the rotor 4; II; III; IV.
Ротор 4 содержит установленные на нем лопасти 5 крыльчатки (далее - лопасти ротора) и покрывающую их сверху крышку 6. На фигуре 5 изображена схема подключения буферного устройства.The rotor 4 comprises impeller blades 5 mounted on it (hereinafter referred to as rotor blades) and a cover 6 covering them from above. Figure 5 shows a connection diagram of a buffer device.
Воздух (рабочее тело) через воздухозаборник 7 поступает через подводящий канал II в корпус 1 буферного устройства, откуда через отводящий канал VIII воздух поступает в теплообменный аппарат 8, далее из теплообменного аппарата 8 воздух поступает обратно в корпус 1 буферного устройства через подводящий канал IV, далее воздух из корпуса 1 буферного устройства поступает через отводящий канал V в камеру сгорания 9 , где смешивается с топливом и сгорает. Air (working fluid) through the air intake 7 enters through the supply channel II into the housing 1 of the buffer device, from where through the exhaust channel VIII the air enters the heat exchanger 8, then from the heat exchanger 8 the air enters the housing 1 of the buffer device through the supply channel IV, then air from the housing 1 of the buffer device enters through the exhaust channel V into the combustion chamber 9, where it mixes with the fuel and burns.
Продукты сгорания (разогретое рабочее тело) из камеры сгорания 9 разделяются на два потока. Один поток поступает в турбину 10, которой отдаёт большую часть своей потенциальной энергии, и выходит из неё в атмосферу через выхлопную трубу 11. Второй поток поступает в корпус 1 буферного устройства через подводящий канал I, далее продукты сгорания из корпуса 1 буферного устройства через отводящий канал VII поступают в теплообменный аппарат 8, далее продукты сгорания из теплообменного аппарата 8 поступают в корпус 1 буферного устройства через подводящий канал III, далее продукты сгорания из корпуса 1 буферного устройства через отводящий канал VI поступает через выхлопную трубу 12 в атмосферу. При этом теплообменный аппарат 8 обеспечивает передачу теплоты от продуктов сгорания поступающих из камеры сгорания 9 через корпус 1 буферного устройства в атмосферу через выхлопную трубу 12 к воздуху (охлаждённому рабочему телу) поступающему из атмосферы через воздухозаборник 7, через корпус 1 буферного устройства в камеру сгорания 9. Combustion products (heated working fluid) from the combustion chamber 9 are divided into two streams. One stream enters the turbine 10, which gives off most of its potential energy, and leaves it into the atmosphere through the exhaust pipe 11. The second stream enters the casing 1 of the buffer device through the inlet channel I, then the combustion products from the casing 1 of the buffer device through the exhaust channel VII enter the heat exchanger 8, then the combustion products from the heat exchanger 8 enter the housing 1 of the buffer device through the inlet III, then the combustion products from the housing 1 of the buffer device through the exhaust channel l VI enters through the exhaust pipe 12 into the atmosphere. In this case, the heat exchanger 8 provides heat transfer from the combustion products coming from the combustion chamber 9 through the housing 1 of the buffer device to the atmosphere through the exhaust pipe 12 to the air (cooled working fluid) coming from the atmosphere through the air intake 7, through the housing 1 of the buffer device to the combustion chamber 9 .
При этом при вращении ротора 4 в буферном устройстве (фигура 2) против часового направления (рабочее направление вращения) обеспечиваются непрерывные однонаправленные потоки рабочего тела от подводящего канала I в отводящий канал V; от II в VI; от III в VII; от IV в VIII. При этом обеспечивается замещение рабочего тела в потоках следующим образом: Moreover, when the rotor 4 is rotated in the buffer device (figure 2) against the clockwise direction (working direction of rotation), continuous unidirectional flows of the working fluid from inlet channel I to outlet channel V; from II to VI; from III to VII; from IV to VIII. This ensures the replacement of the working fluid in the flows as follows:
При вращении ротора 4 в позициях А, Г, Ж, К обеспечивается буферизация рабочего тела, а именно разделение выше описанных потоков. 5 При этом угловая ширина секций А, Г, Ж, К должна составлять от одной и более угловой ширины пространства между двумя соседними лопастями 5 ротора 4.  When the rotor 4 is rotated in positions A, D, G, K, buffering of the working fluid is ensured, namely, the separation of the flows described above. 5 In this case, the angular width of sections A, D, G, K must be from one or more angular widths of space between two adjacent blades 5 of rotor 4.
В позициях Д, 3 обеспечивается уравновешивание давления в буферных сосудах и парах отводящих и подводящих каналов III, VII и II, VI давление в которых ниже чем в соединяемых с ними в этой позиции буферных сосудах ю образованных пространством между лопастями 5 ротора 4. При этом с целью дросселирования процесса уравновешивания давлений предлагается (фигураIn positions D, 3, the pressure is balanced in the buffer vessels and pairs of the outlet and inlet channels III, VII and II, VI, the pressure in which is lower than in the buffer vessels connected to them in this position, formed by the space between the blades 5 of rotor 4. In this case, the purpose of throttling the pressure balancing process is proposed (figure
3) окна отводящих каналов VII, VI в этих позициях выполнить под некоторым углом Н к лопастям 5 ротора 4 составляющим от 1 до 80 угловых градусов в зависимости от режимов работы двигателя. При этом в этих позициях за счет3) the windows of the outlet channels VII, VI in these positions should be performed at a certain angle H to the blades 5 of the rotor 4 comprising from 1 to 80 angular degrees, depending on the operating conditions of the engine. Moreover, in these positions due to
15 расширенных стенок между входными каналами I, III и каналами III, II до ширины Г-Д и Ж-3 обеспечивается однонаправленное дросселирование рабочего тела из буферных сосудов в отводящие каналы VII, VI. 15 expanded walls between the input channels I, III and channels III, II to the width GD and G-3 provide unidirectional throttling of the working fluid from the buffer vessels into the discharge channels VII, VI.
В позициях Б, Л обеспечивается уравновешивание давления в буферных сосудах и парах отводящих и подводящих каналов I, V и IV, VIII давление в 20 которых выше чем в соединяемых с ними в этой позиции буферных сосудах образованных пространством между лопастями 5 ротора 4. При этом с целью дросселирования процесса уравновешивания давлений предлагается (фигураIn positions B and L, pressure is balanced in the buffer vessels and pairs of the outlet and inlet channels I, V and IV, VIII, the pressure of which is 20 higher than in the buffer vessels connected to them in this position formed by the space between the blades 5 of the rotor 4. Moreover, with the purpose of throttling the pressure balancing process is proposed (figure
4) окна подводящих каналов VII, VI в этих позициях выполнить под некоторым углом Н к лопастям 5 ротора 4, составляющим от 1 до 80 угловых градусов в4) the windows of the supply channels VII, VI in these positions should be performed at a certain angle H to the blades 5 of the rotor 4, comprising from 1 to 80 angular degrees
25 зависимости от рабочих режимов двигателя. При этом в этих позициях за счет расширенных стенок между выходными каналами VI, VIII и каналами VIII, V до ширины К-Л и А-Б обеспечивается однонаправленное дросселирование рабочего тела из подводящих каналов VIII, V в буферные сосуды. 25 depending on engine operating conditions. Moreover, in these positions due to the expanded walls between the output channels VI, VIII and channels VIII, V to the width K-L and AB, unidirectional throttling of the working fluid from the supply channels VIII, V to the buffer vessels is provided.
В позициях В, Е, И, М обеспечивается за счёт движущей силы лопастей 5 зо ротора 4 наполнение буферных сосудов рабочим телом из подводящих каналов I; II; III; IV, при этом уже имеющееся в них рабочее тело поступившее в них из предыдущих подводящих каналов поступает в отводящие каналы V; VI; VII; VIII. В результате рабочее тело из канала I поступает в канал VII, из канала III поступает в канал VI, из канала II поступает в канал VIII, из канала IV поступает в канал V. При этом угловая ширина секций В, Е, И, М имеет ширину необходимую и достаточную для обеспечения максимальной эффективности замещения объёма рабочего тела в потоках. In positions B, E, I, M it is provided due to the driving force of the blades 5 of the rotor 4 that the buffer vessels are filled with a working fluid from the supply channels I; II; III; IV, while the working fluid already present in them comes from previous supply channels enters the discharge channels V; VI; VII; Viii. As a result, the working fluid from channel I enters into channel VII, from channel III enters into channel VI, from channel II enters into channel VIII, from channel IV enters into channel V. Moreover, the angular width of sections B, E, I, M has a width necessary and sufficient to ensure maximum efficiency of the replacement of the volume of the working fluid in the flows.
В результате при вращении ротора 4 буферные полости образованные пространством между лопастями 5 ротора 4 проходят следующие функциональные зоны: А, Г, Ж, К— зона буферизации; Б, Л— зона уравновешивания давления с перемещением рабочего тела из подводящего канала в буферную полость (буферный сосуд), зона дроселирования; Д, 3— зона уравновешивания давления с перемещением рабочего тела из буферной полости в отводящий канал, зона дросселирования; В, Е, И, М— зона замещения рабочего тела в потоке между парой подводящего и отводящего каналов рабочим телом из буферной полости. As a result, when the rotor 4 rotates, the buffer cavities formed by the space between the blades 5 of the rotor 4 pass through the following functional zones: A, D, G, K — buffer zone; B, L — pressure balancing zone with movement of the working fluid from the supply channel to the buffer cavity (buffer vessel), throttling zone; D, 3 — pressure balancing zone with the movement of the working fluid from the buffer cavity into the outlet channel, the throttling zone; B, E, I, M — zone of replacement of the working fluid in the flow between a pair of inlet and outlet channels by the working fluid from the buffer cavity.
Эффективная разделение потоков рабочего тела, между парами подводящих и отводящих каналов может обеспечиваться только если угловая ширина буферной зоны больше или равна угловой ширине пространства между двумя соседними лопастями ротора. Также с целью снижения деформации корпуса буферного устройства обусловленное высокой разностью температур циркулирующего в буферном устройстве рабочего тела предлагается применить многокаскадную- параллельную схему с множеством каналов обеспечивающих параллельную работу множества, от двух и более, подключенных параллельно функционально дублирующих друг друга подводящих и отводящих каналов (фигура 6). Каналы IA, 1Б, IB объединяются между собой параллельно и образуют единый канал I, каналы НА, КБ, НВ образуют канал II, каналы IIIA, ШБ, IIIB образуют канал III, каналы IVA, IVB, IVB образуют канал IV, каналы VA, VB, VB образуют канал V, каналы VIA, VIB, VIB образуют канал VI, каналы VIIA, VIIB, VIIB образуют канал VII, каналы VINA, VIIIB, VIIIB образуют канал VIII. В результате при работе предлагаемого устройства разница температур корпуса будет иметь более локальный характер - проходить по периметру корпуса. An effective separation of the flows of the working fluid between pairs of inlet and outlet channels can be ensured only if the angular width of the buffer zone is greater than or equal to the angular width of the space between two adjacent rotor blades. Also, in order to reduce the deformation of the buffer device case due to the high temperature difference of the working fluid circulating in the buffer device, it is proposed to use a multistage-parallel circuit with many channels providing parallel operation of the set, from two or more connected in parallel functionally duplicating inlet and outlet channels (figure 6 ) Channels IA, 1B, IB are combined together in parallel and form a single channel I, channels HA, KB, HB form channel II, channels IIIA, SB, IIIB form channel III, channels IVA, IVB, IVB form channel IV, channels VA, VB VB form channel V, channels VIA, VIB, VIB form channel VI, channels VIIA, VIIB, VIIB form channel VII, channels VINA, VIIIB, VIIIB form channel VIII. AT As a result, during the operation of the proposed device, the temperature difference of the case will have a more local character - pass along the perimeter of the case.
Количество лопастей ротора в буферном устройстве может варьироваться от одной до тысячи и более. Лопасти ротора могут быть как в вышеизложенном описании прямыми, так и наклонными, иметь S-образный профиль и другие известные профили крыльчаток центробежных вентиляторов. При этом подводящие и отводящие каналы смещают относительно центра вращения ротора на угол равный углу радиального разворота лопастей ротора относительно этого центра.  The number of rotor blades in the buffer device can vary from one to a thousand or more. The rotor blades can be either straight or inclined in the above description, have an S-shaped profile and other known profiles of centrifugal fan impellers. In this case, the inlet and outlet channels are displaced relative to the center of rotation of the rotor by an angle equal to the angle of the radial turn of the rotor blades relative to this center.
Также возможно применение крыльчаток известных осевых вентиляторов и компрессоров. При этом потоки рабочего тела в устройстве будут проходить параллельно оси вращения крыльчатки. Применение осевой крыльчатки позволяет значительно снизить зазоры между крыльчаткой и корпусом устройства, что повышает эффективность устройства. Также возможно применение других известных типов и видов крыльчаток предназначенных для перемещения газов.  Impellers of known axial fans and compressors are also possible. The flows of the working fluid in the device will run parallel to the axis of rotation of the impeller. The use of an axial impeller can significantly reduce the gaps between the impeller and the housing of the device, which increases the efficiency of the device. It is also possible to use other known types and types of impellers designed to move gases.
Также как и в известных конструкциях центробежных или осевых вентиляторов, компрессорах, турбинах так и в буферном устройстве также сохраняется, с целью снижения потерь, необходимость применения уплотнений между ротором и корпусом устройства. Уплотнения могут применяться как лабиринтного типа, так и других известных типов и видов. As well as in the known designs of centrifugal or axial fans, compressors, turbines, and in the buffer device, the need to use seals between the rotor and the housing of the device is also preserved, in order to reduce losses. Seals can be used as a labyrinth type, as well as other known types and types.
В качестве примера практической реализации устройства предлагается рассмотреть конструкцию буферного устройства с использованием осевой лопастной крыльчатки (фигура 7). Буферное устройство состоит из корпуса, образованного верхней 13 и нижней 14 стенками корпуса и кольцом 15 корпуса. Внутри на подшипниках 3 установлен ротор 4 с лопастями 5. Также имеются четыре лабиринтных уплотнения 16. На фигуре 7 стрелками указано направление потока рабочего тела при вращении ротора против часовой стрелки (фигуры 8,9), являющееся рабочим направлением вращения. На фигуре 10 виден ротор 4 с лопастями 5 и кольцо 15 корпуса. Подводящие каналы расположены по окружности в нижней стенке 14 корпуса. Отводящие б каналы расположены по окружности в верхней стенке 13 корпуса. Устройство имеет два ряда параллельных, функционально идентичных секторов: А1, А2; Б1 , Б2; В1 , В2; П, Г2; Д1 , Д2; Е1 , Е2; Ж1, Ж2; 31, 32; И1 , И2; К1, К2; Л1, Л2; М1 , М2. При этом окна каналов в этих секторах имеют идентичную с вышеописанным буферным устройством с центробежным ротором функцию. As an example of the practical implementation of the device, it is proposed to consider the design of a buffer device using an axial blade impeller (figure 7). The buffer device consists of a housing formed by the upper 13 and lower 14 by the walls of the housing and the ring 15 of the housing. Inside the bearings 3, a rotor 4 with blades 5 is installed. There are also four labyrinth seals 16. In figure 7, the arrows indicate the direction of flow of the working fluid when the rotor rotates counterclockwise (figure 8.9), which is the working direction of rotation. The figure 10 shows the rotor 4 with the blades 5 and the ring 15 of the housing. The supply channels are located around the circumference in the lower wall 14 of the housing. Outlet b the channels are located around the circumference in the upper wall 13 of the housing. The device has two rows of parallel, functionally identical sectors: A1, A2; B1, B2; B1, B2; P, G2; D1, D2; E1, E2; Ж1, Ж2; 31, 32; I1, I2; K1, K2; L1, L2; M1, M2. Moreover, the channel windows in these sectors have the same function as the centrifugal rotor buffer device described above.

Claims

Ф О Р М У Л А F O R M U L A
1. Буферное устройство, состоящее из корпуса с подводящими и отводящими каналами и с установленным внутри него ротором с имеющимися в нем буферными ёмкостями, отличающееся тем, что ротор выполнен в форме лопастной крыльчатки, а буферные ёмкости образованы пространством между лопастями указанной лопастной крыльчатки (лопасти ротора) и стенками корпуса, при этом циркуляция рабочего тела в буферном устройстве осуществляется посредством движущей силы лопастей ротора.  1. Buffer device, consisting of a housing with inlet and outlet channels and with a rotor installed inside it with buffer tanks in it, characterized in that the rotor is made in the form of a blade impeller, and buffer tanks are formed by the space between the blades of the specified blade impeller (rotor blades ) and the walls of the housing, while the circulation of the working fluid in the buffer device is carried out by means of the driving force of the rotor blades.
2. Буферное устройство по п.1 , отличающееся тем, что при соединении буферной ёмкости с парой подводящего и отводящего каналов, давление рабочего тела в которых ниже чем в буферной ёмкости, буферная емкость сначала соединяется с отводящим каналом. 2. The buffer device according to claim 1, characterized in that when connecting the buffer tank with a pair of inlet and outlet channels, the pressure of the working fluid in which is lower than in the buffer tank, the buffer tank is first connected to the discharge channel.
3. Буферное устройство по п.1 , отличающееся тем, что при соединении буферной ёмкости с парой подводящего и отводящего каналов, давление рабочего тела в которых выше чем в буферной ёмкости, буферная емкость сначала соединяется с подводящим каналом.  3. The buffer device according to claim 1, characterized in that when connecting the buffer tank with a pair of inlet and outlet channels, the pressure of the working fluid in which is higher than in the buffer tank, the buffer tank is first connected to the supply channel.
4. Буферное устройство по п.1 , отличающееся тем, что стенка окна отводящего канала со стороны начала соединения этого канала с буферной ёмкостью расположена под некоторым углом к лопасти ротора. 4. The buffer device according to claim 1, characterized in that the wall of the window of the outlet channel from the beginning of the connection of this channel with the buffer tank is located at an angle to the rotor blade.
5. Буферное устройство по п. 1 , отличающееся тем, что стенка окна подводящего канала со стороны начала соединения этого канала с буферной ёмкостью находится под некоторым углом к лопасти ротора. 5. The buffer device according to claim 1, characterized in that the wall of the window of the supply channel from the beginning of the connection of this channel with the buffer tank is at an angle to the rotor blade.
6. Буферное устройство по п.1, отличающееся тем, что используется лопастная крыльчатка центробежного типа.  6. The buffer device according to claim 1, characterized in that a centrifugal impeller is used.
7. Буферное устройство по п.1, отличающееся тем, что используется лопастная крыльчатка осевого типа.  7. The buffer device according to claim 1, characterized in that the axial impeller is used.
8. Буферное устройство по п.1 , отличающееся тем, что в корпусе устройства имеется множество, от двух и более, расположенных по окружности и подключенных параллельно функционально дублирующих друг друга подводящих и отводящих каналов. 8. The buffer device according to claim 1, characterized in that in the housing of the device there are many, from two or more, located around the circumference and connected in parallel functionally duplicating the input and output channels.
9. Буферное устройство по п.1 отличается тем, что между стенками корпуса устройства и лопастным ротором используются уплотнения лабиринтного типа. 9. The buffer device according to claim 1 is characterized in that labyrinth type seals are used between the walls of the device body and the blade rotor.
10. Буферное устройство по п.1 отличается тем, что угловая ширина буферной зоны больше или равна угловой ширине пространства между двумя соседними лопастями ротора. 10. The buffer device according to claim 1 is characterized in that the angular width of the buffer zone is greater than or equal to the angular width of the space between two adjacent rotor blades.
11. Буферное устройство по п.1 отличается тем, что при использовании развёрнутых относительно радиальной линии лопастей ротора, подводящие и отводящие каналы смещены относительно центра вращения ротора на угол равный углу радиального разворота внешней и внутренней кромок лопасти ротора относительно этого центра.  11. The buffer device according to claim 1 is characterized in that when using rotor blades rotated relative to the radial line, the inlet and outlet channels are offset relative to the center of rotation of the rotor by an angle equal to the angle of the radial turn of the outer and inner edges of the rotor blade relative to this center.
PCT/RU2017/000121 2016-01-26 2017-03-09 Buffer device WO2017131560A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016102366 2016-01-26
RU2016102366A RU2016102366A (en) 2016-01-26 2016-01-26 BUFFER

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2017131560A2 true WO2017131560A2 (en) 2017-08-03
WO2017131560A3 WO2017131560A3 (en) 2017-09-28

Family

ID=59398480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2017/000121 WO2017131560A2 (en) 2016-01-26 2017-03-09 Buffer device

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2016102366A (en)
WO (1) WO2017131560A2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8863522B2 (en) * 2012-10-16 2014-10-21 General Electric Company Operating steam turbine reheat section with overload valve
RU2636638C2 (en) * 2015-03-27 2017-11-24 Евгений Павлович Поздняков Method and device for supply of working body to engine heater
RU2617215C1 (en) * 2015-11-16 2017-04-24 Юрий Владимирович Семынин Heat engine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017131560A3 (en) 2017-09-28
RU2016102366A (en) 2017-07-31
RU2016102366A3 (en) 2018-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104995375B (en) Sealing assembly between hot gas route and disc cavity in turbine engine
JP6565122B2 (en) Compressor including reinforcing disk and gas turbine including the same
US10247450B2 (en) Device and method for converting thermal energy
JP2023052513A (en) Method and arrangement to minimize noise and excitation of structures due to cavity acoustic modes
WO2014157452A1 (en) Scroll-type fluid machine
EP3441564A1 (en) Tubine component comprising a platform with a depression
JPS59153901A (en) Cooling device for rotor in steam turbine
CN108699913B (en) Cooling system for a turbine engine
EP3159486A1 (en) Wheel space purge flow mixing chamber
US2367223A (en) Combined centrifugal compressor and cooler
JP2016510854A (en) Hot streak alignment method for gas turbine durability
US4178125A (en) Bucket-less turbine wheel
US3306574A (en) Rotary fluid flow machine
RU2511967C1 (en) Turbo-pump unit, and cold, hot and industrial water pumping method
WO2017131560A2 (en) Buffer device
US2377611A (en) Turbine
US10774664B2 (en) Plenum for cooling turbine flowpath components and blades
US1896809A (en) Multistage turbine
US1328835A (en) Turbine
US4170874A (en) Gas turbine unit
KR100787227B1 (en) 2-way hydraulic induced fan and hydraulic circulation method and heat exchange method using it
US3908359A (en) Engines and compressors of the kind in which a valve device engages with a helicoidal rotor
US20170226862A1 (en) Fluid cooled rotor for a gas turbine
US795516A (en) Steam-turbine.
RU2799867C2 (en) Gas turbine engine cooling device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17744642

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17744642

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2