Патент на изобретение №2399774

(54) ТУРБОГЕНЕРАТОР

(57) Реферат:

Турбогенератор содержит корпус с крышкой, ротор и статор электрогенератора. Корпус с крышкой стянуты крепежом и выполнены с общей внутренней полостью, в которой размещено закрепленное на валу турбинное колесо. Корпус снабжен входным патрубком для подвода в турбинное колесо рабочей среды. Со стороны выхода рабочей среды из турбинного колеса выполнена выходная полость, сообщенная с выходным патрубком для отвода рабочей среды. Вал установлен на двух шарикоподшипниках, расположенных с противоположных сторон турбинного колеса. Один из шарикоподшипников установлен в корпусе, а другой – в его крышке. Вал выполнен со стороны его торца, обращенного в сторону входного патрубка с глухим отверстием, сообщенным со стороны дна глухого отверстия с рабочим каналом турбинного колеса. Входной патрубок корпуса выполнен с цилиндрической насадкой, введенной в глухое отверстие вала, а последний выполнен с лабиринтным уплотнением, охватывающим насадку корпуса. Ротор электрогенератора выполнен в виде стакана, в дне которого выполнено отверстие. Турбинное колесо выполнено со ступицей, на которую через отверстие в дне стакана надет ротор, закрепленный относительно турбинного колеса и концентрично охватывающий статор электрогенератора, закрепленный неподвижно в полости корпуса на его крышке. Изобретением достигается повышение надежности работы турбогенератора и улучшение его весогабаритных характеристик. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к турбомашинам для привода электрических генераторов, которые могут быть использованы в энергоустановках.

Наиболее близким техническим решением является турбогенератор, содержащий корпус с крышкой, ротор и статор электрогенератора, причем корпус с крышкой стянуты крепежом и выполнены с общей внутренней полостью, в которой размещено закрепленное на валу турбинное колесо, корпус выполнен с входным патрубком для подвода в турбинное колесо рабочей среды и выполненной со стороны выхода рабочей среды из турбинного колеса выходной полостью, сообщенной с выходным патрубком для отвода рабочей среды, а вал установлен на двух шарикоподшипниках, (см. патент US 2452581, кл. F01D 15/10, 02.11.1948).

Однако консольная установка турбинного колеса на валу приводит к необходимости установки больших шарикоподшипников и достаточно мощных опор под подшипники, что ухудшает весогабаритные характеристики данного турбогенератора.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является повышение надежности работы и улучшение его весогабаритных характеристик.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что турбогенератор содержит корпус с крышкой, ротор и статор электрогенератора, причем корпус с крышкой стянуты крепежом и выполнены с общей внутренней полостью, в которой размещено закрепленное на валу турбинное колесо, корпус снабжен входным патрубком для подвода в турбинное колесо рабочей среды и выполненной со стороны выхода рабочей среды из турбинного колеса выходной полостью, сообщенной с выходным патрубком для отвода рабочей среды, а вал установлен на двух шарикоподшипниках, при этом шарикоподшипники установлены с противоположных сторон турбинного колеса, один из шарикоподшипников установлен в корпусе, а другой – в его крышке, вал выполнен со стороны его торца, обращенного в сторону входного патрубка с глухим отверстием, сообщенным со стороны дна глухого отверстия с рабочим каналом турбинного колеса, причем входной патрубок корпуса выполнен с цилиндрической насадкой, введенной в глухое отверстие вала, а последний выполнен с лабиринтным уплотнением, охватывающим насадку корпуса, ротор электрогенератора выполнен в виде стакана, в дне которого выполнено отверстие, при этом турбинное колесо выполнено со ступицей, на которую через отверстие в дне стакана надет ротор, закрепленный относительно турбинного колеса и концентрично охватывающий статор электрогенератора, закрепленный неподвижно в полости корпуса на его крышке.

На фиг.1 изображен общий вид турбогенератора в разрезе;

на фиг.2 – узел лабиринтного уплотнения (вид I).

Турбогенератор содержит корпус 1 с крышкой 2, которые стянуты крепежом 3 и выполнены с общей внутренней полостью 4. В полости 4 размещены турбинное колесо 5, ротор 6 и статор 7 электрогенератора. Колесо 5 закреплено на валу 8, в котором выполнено глухое отверстие 9. Корпус 1 имеет выходную полость 10, сообщенную с патрубком выхода рабочей среды 11. Корпус 1 выполнен с насадкой 12 и жестко соединен с патрубком входа рабочей среды 13 крепежом 14. На валу 8 выполнено лабиринтное уплотнение 15, охватывающее насадку 12, сообщенную с глухим отверстием 9 и через него с рабочим каналом турбинного колеса 5. Вал 8 установлен на двух шарикоподшипниках 16. Один из шарикоподшипников 16 установлен в корпусе 1, а другой – в крышке 2 с противоположных сторон от турбинного колеса 5. Насадка 12 корпуса 1 расположена в полости корпуса 1, статор 7 закреплен в крышке 2, а ротор 6 электрогенератора выполнен в виде стакана, закрепленного со стороны дна на турбинном колесе 5 и установленного на ступице последнего, концентрично охватывая статор 7. Статор 7 крепится к крышке 2 при помощи болтов крепления 17. Узел вала с одной стороны зафиксирован стопорной гайкой 18, а с другой – торцевой крышкой 19.

Турбогенератор работает следующим образом.

Рабочую среду под давлением подают через входной патрубок 13 в глухое отверстие 9 вала 8 и далее из последнего в рабочий канал турбинного колеса 5. Среда, протекая через рабочий канал турбинного колеса 5, воздействует на его рабочие лопатки (не показаны на чертеже) и раскручивает турбинное колесо 5. Отработанный поток рабочего тела из турбинного колеса 5 направляется в выходную полость 10, откуда удаляется через патрубок выхода рабочей среды 11. Ротор 6, жестко закрепленный на турбинном колесе 5, также приводится во вращение. В результате индуцируется переменная электродвижущая сила. Получаемый при этом электрический ток по кабелю передается потребителю. В качестве рабочего тела в турбине могут использоваться газ или пар. При этом предпочтительно использование осевой парциальной турбины, поскольку это позволяет работать с широким диапазоном расходов газа, при этом указанная турбина и не требовательна к его чистоте.

Формула изобретения

Турбогенератор, содержащий корпус с крышкой, ротор и статор электрогенератора, причем корпус с крышкой стянуты крепежом и выполнены с общей внутренней полостью, в которой размещено закрепленное на валу турбинное колесо, корпус снабжен входным патрубком для подвода в турбинное колесо рабочей среды и выполненной со стороны выхода рабочей среды из турбинного колеса выходной полостью, сообщенной с выходным патрубком для отвода рабочей среды, а вал установлен на двух шарикоподшипниках, отличающийся тем, что шарикоподшипники установлены с противоположных сторон турбинного колеса, причем один из шарикоподшипников установлен в корпусе, а другой – в его крышке, вал выполнен со стороны его торца, обращенного в сторону входного патрубка с глухим отверстием, сообщенным со стороны дна глухого отверстия с рабочим каналом турбинного колеса, причем входной патрубок корпуса выполнен с цилиндрической насадкой, введенной в глухое отверстие вала, а последний выполнен с лабиринтным уплотнением, охватывающим насадку корпуса, ротор электрогенератора выполнен в виде стакана, в дне которого выполнено отверстие, при этом турбинное колесо выполнено со ступицой, на которую через отверстие в дне стакана надет ротор, закрепленный относительно турбинного колеса и концентрично охватывающий статор электрогенератора, закрепленный неподвижно в полости корпуса на его крышке.

РИСУНКИ