Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
ки 4, закрепленные в воздушном канале, направляют поток воздуха на рабочие лопатки 6, которые представляют собой изогнутые радиальные перемычки матрицы.
В заключение следует остановиться на специфической проблеме регенераторов с вращающимися матрицами — проблеме уплотнений. Известно, что перетечка 1 % массового расхода воздуха ,на газовую сторону понижает к. п. д. установки примерно на 0,7%. Поэтому при разработке вращающегося регенератора организация эффективной системы уплотнений является вопросом первостепенной важности.
В регенеративных теплообменниках различают два вида перете-чек воздуха. Первый — так называемый «перенос» органически присущ всем регенераторам и связан с тем, что в момент переключения клапанов или при повороте матрицы с воздушной стороны на газовую перемещается ,определенный объем воздуха, заполняющего в этот момент матрицу или отдельные ее отсеки. Количество переносимого воздуха непосредственно связано с частотой переключения клапанов или со скоростью вращения матрицы, поэтому во избежание излишних потерь частоту переключения или скорость вращения снижают до предела, диктуемого тепловыми показателями матрицы. Снижение скорости движения благоприятно сказывается также на износе уплотнений. Так, в автомобильной ГТУ фирмы Ровер перетечки воздуха вследствие «переноса» составляют 0,6% общего расхода [100].
Второй вид перетечек воздуха — это утечка через уплотнения между неподвижными и движущимися элементами регенератора. В регенераторах с неподвижными матрицами уплотнение золотниковых клапанов достигается поршневыми кольцами и особой сложности не представляет (учитывая малую скорость движе-386
Рис. 291. Турборегенератор фирмы Парсонс:
1 — ось вращения; 2 — наружные уплотнения; 3 — опоры ротора; 4 — неподвижные лопатки; 5 — внутренние уплотнения; 6 — лопатки ротора; 7 — статор; 8 — матрица
ния клапанов по сравнению со скоростью движения поршня в двигателях внутреннего сгорания). Определенные затруднения вызывает подбор материалов колец, организация смазки и компенсация температурных деформаций элементов. Во вращающихся регенераторах организация работоспособной системы уплотнений является очень сложной задачей, над которой в течение многих лет работают ведущие автомобильные фирмы мира. На сегодняшний день минимальная величина перетечек в уплотнениях этих регенераторов составляет 3—5% при полной нагрузке двигателя.
Обычно в регенераторах применяют два типа уплотнений — скользящие и с зазором. Скользящие уплотнения представляют собой башмаки, изготовленные из антифрикционного материала, прижимаемые к ротору регенератора усилием пружин или давлением рабочего воздуха. При автоматическом регулировании силы прижатия башмаков в зависимости от давления воздуха достигается минимальный износ уплотнений. В дисковом регенераторе, изображенном на рис. 290, прижим башмаков уплотнений осуществляется давлением воздуха. Для улучшения прилегания башмаков ко всей поверхности трения при температурных деформациях ротора и статора каждая полоса уплотнений имеет несколько башмаков с индивидуальным нажатием.
Сторона низкого даб/іения і
Рис. 292. Саморегулирующееся уплотнение регенератора ГТУ фирмы Крайслер
Интенсивность износа уплотнений зависит от материалов элементов, от структуры матрицы и от смазки поверхности трения. Для понижения коэффициента трения используют жидкие и консистентные высокотемпературные смазки на базе графита и кремния. (Температура элементов уплотнения обычно составляет 300—400°С.) Однако применение смазки может вызвать 25* 387
засорение ячеек матрицы. Поэтому большой популярностью пользуются материалы, имеющие низкий коэффициент трения в сухом состфшии типа медно-графитовых соединений или сульфида молибдена в комбинации с фосфатированной сталью. В некоторых случаях для интенсивного отвода тепла от уплотнений трущиеся пластины изготовляют полыми с наполнителем из натриевых или калиевых солей, обладающих высокой теплопроводностью.
Большую стабильность имеют уплотнения с гарантированным зазором — в них отсутствуют трущиеся элементы. Минимальный зазор можно поддерживать механическим путем с помощью дис-танционирующих роликов или автоматически, воздействием на башмак импульса от гидравлической, электрической или воздушной системы. На рис. 292 показано саморегулирующееся уплотнение дискового регенератора фирмы Крайслер с импульсом от воздушной системы. В статоре 3 расположен башмак 2, прижимающийся к ротору I давлением воздуха в сильфоне 4. В поверхности трения башмака имеется отверстие а, через которое воздух со стороны высокого давления проникает внутрь башмака и по отверстию в штоке 5 проходит в сильфон. Через малое калиброванное отверстие б небольшое количество воздуха постоянно удаляется в атмосферу. При повышенном зазоре между башмаком и ротором через отверстие а в сильфон устремляется большее количество воздуха, чем стравливается через отверстие б, и башмак прижимается к ротору. При слишком малом зазоре воздух из сильфона выходит через отверстие б и башмак отодвигается от ротора. Соответствующим подбором сечений отверстия б определяется необходимый зазор в соединении.
