RU2488699C2

RU2488699C2 - Turbo electric generator assembly

Info

Publication number: RU2488699C2
Application number: RU2011127555/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Дерягин; Рюрий Иванович Константинов; Игорь Александрович Смирнов; Юрий Николаевич Фабрин; Ирина Юрьевна Холопова
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2013-07-27
Also published as: RU2011127555A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed assembly comprises rotor, stator, electric generator, support assemblies, working body inlet, groove seal and turbine exhaust. Impeller and compressor wheel ate fitted on assembly rotor shaft while electric generator rotor section is fitted there between. Turbo electric generator assembly stator consists of turbine and compressor cases and includes electric generator stator arranged between turbine and compressor cases. Working body feed channel extending from inlet to compressor is made in rotor hollow shaft. Groove seal area between turbine exhaust and working body inlet accommodates extra axial compressor stage. Rotor shaft has openings to communicate working body feed channel with assembly stator cavity. Assembly stator has channel for cooling electric generator stator, supports and turbine hub.

EFFECT: higher efficiency of cooling.

1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в конструкции газотурбинных установок для привода электрогенераторов.The invention relates to power engineering and can be used in the construction of gas turbine units for driving electric generators.

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.Known turboelectric generating sets containing a turbocompressor and an electric generator (see, for example, US patents No. 5497615, 1996, No. 6634176 B2, 2003). These designs are characterized by the location of the compressor and turbine on an autonomous chassis with the transmission of torque to the generator shaft, which reduces the reliability of the generator.

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).Known turboelectric generator, taken as a prototype of the invention, containing a rotor, on the shaft of which are installed turbine and compressor impellers and the rotor part of the generator, a stator, consisting of turbine and compressor housings and including a generator stator located between the turbine and compressor wheels, as well as supporting units , the entrance of the working fluid, a gap seal and the exhaust of the turbine (see application for invention No. 2009143067, F01D 15/10, dated November 20, 2009, according to which a decision was made to grant a patent).

Конструкция турбоэлектрогенератора по прототипу работает в жестком тепловом режиме.The design of the turboelectric generator according to the prototype operates in hard thermal mode.

Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения электрогенератора и опорных узлов агрегата.The invention is aimed at improving the cooling efficiency of the electric generator and the supporting units of the unit.

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.To do this, in a known turboelectric generating unit containing a rotor, on the shaft of which there are turbine and compressor impellers and the rotor part of the electric generator between them, a stator consisting of turbine and compressor bodies and including a stator of the electric generator located in the stator between the turbine and compressor cases, as well as supporting nodes, the inlet of the working fluid, the gap seal and the exhaust of the turbine, the channel for supplying the working fluid from the inlet to the compressor is made in the hollow shaft of the rotor, in the zone of the gap seal between an additional preliminary axial stage of the compressor is installed by the exhaust of the turbine and the input of the working fluid, the rotor shaft has holes communicating with the supply channel of the working fluid with the stator cavity of the unit, in which the cooling channels of the stator of the electric generator, supporting units and the turbine hub are made. An additional preliminary axial stage of the compressor provides locking of the hot exhaust of the turbine and effective cooling of the electric generator, supporting units and the hub of the turbine.

На прилагаемом чертеже представлен продольный разрез турбоэлектрогенераторного агрегата.The accompanying drawing shows a longitudinal section of a turboelectric generating unit.

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.The unit contains a rotor, on the shaft 1 of which there are turbine 2 and compressor 3 impellers and a rotor part 4 of an electric generator between them, a stator 5, consisting of turbine housings 6 and a compressor 7 and including a stator 8 of an electric generator located between them, gap seals 9 and 10 of the turbine and the compressor, as well as the support nodes 11, the input 12 of the working fluid and the exhaust 13 of the turbine.

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.Unlike the prototype, the channel 14 for supplying the working fluid from the inlet 12 to the compressor 3 is made in the hollow shaft 1 of the rotor of the unit, in the area of the gap seal 9 between the exhaust 13 of the turbine and the inlet 12 of the working fluid an additional preliminary axial stage 15 of the compressor is installed, the shaft 1 of the rotor has openings 16 communicating the working medium supply channel 14 with the stator cavity 5 of the unit, and in the stator 5 of the unit, cooling channels 17 of the stator 8 of the electric generator, supporting nodes 11 and the turbine hub 2 are made.

При работе агрегата осевая ступень 15 компрессора обеспечивает давление рабочего тела, превышающее давление в выхлопе 13 турбины.When the unit is operating, the axial stage 15 of the compressor provides a working fluid pressure exceeding the pressure in the exhaust 13 of the turbine.

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.On the hollow shaft 1 through channel 14, most of the flow of the working fluid flows to the compressor wheel 3, at the same time, through the openings 16, part of the flow of the working fluid passes through the channels 17 and cools the support nodes 11, the stator 8 of the electric generator and the hub of the turbine 2, providing efficient cooling of the unit .

Claims

A turbine-electric generating unit comprising a rotor, on the shaft of which turbine and compressor impellers and a rotor part of the electric generator are installed between them, a stator consisting of turbine and compressor cases and including a stator of the electric generator located in the stator between the turbine and compressor cases, as well as supporting units, the working input bodies, gap seal and turbine exhaust, characterized in that in it the channel for supplying the working fluid from the inlet to the compressor is made in the hollow shaft of the rotor, in the zone of the gap seal m An additional preliminary axial stage of the compressor is installed between the turbine exhaust and the inlet of the working fluid, the rotor shaft has holes communicating with the supply channel of the working fluid with the stator cavity of the unit, in which the cooling channels of the stator of the electric generator, support nodes and the turbine hub are made.