турбоэлектрогенераторный агрегат

Формула изобретения

Турбоэлектрогенераторный агрегат, содержащий ротор, на валу которого установлены турбинное и компрессорное рабочие колеса и роторная часть электрогенератора между ними, статор, состоящий из корпусов турбины и компрессора и включающий размещенный в статоре между корпусами турбины и компрессора статор электрогенератора, а также опорные узлы, вход рабочего тела, щелевое уплотнение и выхлоп турбины, отличающийся тем, что в нем канал подвода рабочего тела от входа к компрессору выполнен в пустотелом вале ротора, в зоне щелевого уплотнения между выхлопом турбины и входом рабочего тела установлена дополнительная предварительная осевая ступень компрессора, вал ротора имеет отверстия, сообщающие канал подвода рабочего тела с полостью статора агрегата, в котором выполнены каналы охлаждения статора электрогенератора, опорных узлов и ступицы турбины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в конструкции газотурбинных установок для привода электрогенераторов.

Известны турбоэлектрогенераторные установки, содержащие турбокомпрессор и электрический генератор (см., например, патенты США № 5497615, 1996 г., № 6634176 B2, 2003 г.). Эти конструкции характеризуются расположением компрессора и турбины на автономной ходовой части с передачей крутящего момента на вал электрогенератора, что снижает надежность работы генератора.

Известен турбоэлектрогенератор, взятый за прототип изобретения, содержащий ротор, на валу которого установлены турбинное и компрессорное рабочие колеса и роторная часть электрогенератора, статор, состоящий из корпусов турбины и компрессора и включающий размещенный в нем между колесами турбины и компрессора статор электрогенератора, а также опорные узлы, вход рабочего тела, щелевое уплотнение и выхлоп турбины (см. заявку на изобретение № 2009143067, F01D 15/10, от 20.11.2009 г., по которой принято решение о выдаче патента).

Конструкция турбоэлектрогенератора по прототипу работает в жестком тепловом режиме.

Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения электрогенератора и опорных узлов агрегата.

Для этого в известном турбоэлектрогенераторном агрегате, содержащем ротор, на валу которого установлены турбинное и компрессорное рабочие колеса и роторная часть электрогенератора между ними, статор, состоящий из корпусов турбины и компрессора и включающий размещенный в статоре между корпусами турбины и компрессора статор электрогенератора, а также опорные узлы, вход рабочего тела, щелевое уплотнение и выхлоп турбины, канал подвода рабочего тела от входа к компрессору выполнен в пустотелом вале ротора, в зоне щелевого уплотнения между выхлопом турбины и входом рабочего тела установлена дополнительная предварительная осевая ступень компрессора, вал ротора имеет отверстия, сообщающие канал подвода рабочего тела с полостью статора агрегата, в котором выполнены каналы охлаждения статора электрогенератора, опорных узлов и ступицы турбины. Дополнительная предварительная осевая ступень компрессора обеспечивает запирание горячего выхлопа турбины и эффективное охлаждение электрогенератора, опорных узлов и ступицы турбины.

На прилагаемом чертеже представлен продольный разрез турбоэлектрогенераторного агрегата.

Агрегат содержит ротор, на валу 1 которого установлены турбинное 2 и компрессорное 3 рабочие колеса и роторная часть 4 электрогенератора между ними, статор 5, состоящий из корпусов турбины 6 и компрессора 7 и включающий размещенный между ними статор 8 электрогенератора, щелевые уплотнения 9 и 10 турбины и компрессора, а также опорные узлы 11, вход 12 рабочего тела и выхлоп 13 турбины.

В отличие от прототипа, канал 14 подвода рабочего тела от входа 12 к компрессору 3 выполнен в пустотелом вале 1 ротора агрегата, в зоне щелевого уплотнения 9 между выхлопом 13 турбины и входом 12 рабочего тела установлена дополнительная предварительная осевая ступень 15 компрессора, вал 1 ротора имеет отверстия 16, сообщающие канал 14 подвода рабочего тела с полостью статора 5 агрегата, а в статоре 5 агрегата выполнены каналы 17 охлаждения статора 8 электрогенератора, опорных узлов 11 и ступицы турбины 2.

При работе агрегата осевая ступень 15 компрессора обеспечивает давление рабочего тела, превышающее давление в выхлопе 13 турбины.

По пустотелому валу 1 по каналу 14 большая часть потока рабочего тела поступает к колесу 3 компрессора, одновременно с этим через отверстия 16 часть потока рабочего тела проходит по каналам 17 и охлаждает опорные узлы 11, статор 8 электрогенератора и ступицу турбины 2, обеспечивая эффективное охлаждение агрегата.