ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ
В. И. АРДАШЕВ, М. С. БАБИЧЕВ, А. Б. ДАВЫДОВ
КО И СТРУКЦ И И ТУР БОД ETA НДЕРО В
Альбом чертежей к учебному пособию
по курсовому и дипломному проектированию
«ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ТУРБОДЕТАНДЕРОВ»
Издательство МГТУ
1990
Рис. П1. Турбодетандер
PT-29/6:
I	-колесо рабочее;
2	-кожух теплоизоляцион-
ный;
3	-аппарат налравляюдий;
4	-корпус турбины;
5	-выключатель центро-
бежный;
6	-муфта кулачковая;
7	, 12„ 16 -подшипник ра-
диально-упорный;
6 -приводкой вал насоса;
9, 13, 18 -подшипник ра-
диальный;
10 -насос масляный;
II -шестерня редуктора;
14 -муфта;
15 -корпус редуктора;
I? -трубка подачи масла в
зацепление шестерен;
19 -вал быстроходный
3
I - уплотнение колеса кордовое; ?. - патрубок выходной ;
3 -• колесо рабочее; 4 - аппапаг чаправлявдий; 5 - простав-
ка теплоизоляционная; 6 - уплотнение радиальное; ? - про-
ставка теплоизоляционная; 8 ~ подшипник радиально-упорный;
4
9 - вал? 10 -• подшипник радиально-упорный; II - трубопровод
подачи масла .в подшипники; 12 - муфта зубчатая; 13 - подшип-
ник радиальный; 14 - редуктор планетарный; 15 - подшипник ра-
диааьно-упорньй; 16 - сальник; 17 - шестерня привода иаслсна-
сооа; 18 -лоток; 19 ~ маолобак;20 -ко^ух изоляционный; 21 -
корпус агрегата; 22 - трубка для отвода утечки газа;23 -Eopnvc
турбины
Рис. ПЗ» Турбодетавдер
низкого давления фирмы
Броун-Бовери :
I	-корпус редуктора;
2	-подшипник радиальный;
3	-гребень маслозапор-
ный;
4	-вал;
5	-уплотнение лабиринт-
ное;
6	-лопатка соплового
аппарата;
7	-элемент электрона-
гревательный;
8	-механизм поворота ло-
паток соплового аппаг-
рата;
9	-ось вращения лопаток
соплового аппарата;
10	-крышка;
II	-сильфон;
12	-диффузор выходной;
13	-гермовывод;
14	-корпус турбины;
15	-колесо рабочее;
16	-элемент электрона-
гревательный;
17	-проставка соедини-
тельная
конструкции МГТУ им. Н. 3. Баумана	кого 15 и компрессорного 8 колес, лопаточ-
ная щека 14 соплового аппарата. Турбинное
Конструктивно турбодетавдер состоит из	и компрессорное	колеса имеют лопатки объ-
двух основных узлов:корпуса и узла подшип-	емкой кривизны,	обработанные- по технологии,
ников с ротором. Корпус разделен на два по»	разработанной в	МГТУ им. Н.Э. Баумана. Без-
ловины: холодную, турбинную часть 3, и теп-	лопаточная щека,	соплового аппарата, внпол-
лую, тормозную часть 6. В узле подшипников	неяная заодно с	покрывной щекой турбинного
собраны асе детали, нуждающиеся в процессе колеса, образует комбинированную покрывную
эксплуатации в профилактическом осмотре,	щеку I, которая крепится к корпусу
ремонте или замене: газостатические подшил-	посредством сильфона 18. Образующаяся-!»
ники 4 и 10, ротор, состоящий из пустотело-	время работы турбины разность давлений по
6	_____ -	----------
обе стороны щеки I автоматически при-
жимает ее к торцам сопловых лопаток,
выполненных заодно с лопаточной щекой
 14, благодаря чему устраняется опас-
! ность раскрытия стика между торцами
лопаток и покрывной щекой вследствие
температурных и силовых деформаций де-
талей. Полости с разными давлениями
разделяются лабиринтными уплотнениями
7 и 13. С целью повышения герметично-
сти соединений все уплотняемые про-
кладками стыки размещены в теплой
части машины. Все детали, соединяющие
теплую и холодную части машина„выпол-
нены с малыми сечениями, что способ-
ствует снижению теплопритоков к холо-
дному газу по элементам конструкции.
Сборка и разборка турбодетандера
осуществляется через расположенный в
теплой части корпуса разъем,уплотняе-
мый прокладкой II, благодаря чему при
вскрытии машины но нарушается герме-
тичность вакуумного тегы’оизоляционно-
гс кожуха, внутри которого с помощью
фланца 5 монтируется турбодетандер.
При этом теплая его часть располага-
ется вне теплоизоляционного кожуха.
'ГУрбодетавдер работает следующим
образом.Рабочий газ поступает в улит-
ку 2, расширяется в сопловом аппарате,
совершает работу в турбинном колесе и
выходит через выходной патрубок. Тем-
пература газа при этом понижается.По-
лученная в турбине энергия расходует-
ся на привод тормозного нагнетателя.
..Гашина снабжена бесконтактным
электромагнитным датчиком 5 частоты
вращения ротора. Кроме того, предусмо-
трен отбор давлений перед сопловым,
аппаратом и после него при помо.чш тау-
бок Г? и 16.
Рис.115. ЗУрбодетандер с дожимагарш
нагнетателем
Турбсдетаядер предназначен для воздуш-
ной захолаживающей установки. Сжатый воздух
перед подачей во входной патрубок 22 турбо-
детандера предварительно дожимается в тор-
мозном нагнетателе,, после чего охлаждается
в регенеративном теплообменнике. Такая схе-
ма позволяет полезно использовать мощность .
турбодетаццера.
Корпус 9 турбодетандера имеет упрощен-
ную цилйвдрическую форму. Турбинная ступень
выполнена с радиально-осевым колесом I, пог
саженным на вал 8 с применением разрезной
конической втулки 26, Лопаточная щека 2 со-
плового аппарата, выполненная совместно с
. покрывной щекой колеса, торцами лопаток 5
прижимается и плоской поверхности корпуса
подшипников 25 силой упругости, пружинной
пластины 3. Эта же пластина создает усилие,
действующее на фторопластовую ...прокладку 4.
-. При определении диаметра этой прокладки не-
обходимо учитывать силы, возникающие за счет
разности давлений по обе стороны пластины,
~. а также по обе стороны покрывной щеки 2.
. . Ступень дожимающего нагнетателя вклю-
чает рабочее колесо 13, диффузор 12 и свар-
ную улитку И.
В узел подвески входят два радиальных
сегментных 21 и два гаэостатических упорных
10 подшипника. Установочные винты 7 сегмен-
тных подшипников контрятся с помощью прок-
ладок '19 из мягкого металла /свинец, алю-
миний и т.п./, деформируемых винтами 18.
С целью оптимального распределения масс
ротора упорный бурт размещен в середине ва-
ла, Поэтому корпус подшипников 25 выполнен
из трех деталей, однозначность сборки кото-
рых гарантируется установкой трех коничес-
ких штифтов 20, неравномерно расположенных
по окружности. - .
В зазоры всех четырех подшипников по-
дается сжатый воздух из полости корпуса де-
тандера: через сверления в винтах 7 и сег-
ментах 21 ~в зазоры радиальных подшипников,
через сверления в деталях корпуса 25 и под-
пятниках 10 -в зазоры упорных подшипников.
В полость корпуса 9 детандера сжатый воздух
поступает через штуцеры 17, а отработавший
в подшипниках воздух вместе с утечками че-
рез лабиринтные уплотнения, гребни которых
предусмотрены на цидиадрических участках
рабочих колес I и 13, выводится в атмосферу
через сверления 16.
.В данной конструкции представляет ин-
терес уплотнение между кольцевой камерой
детавдера и полостью корпуса 9, осуществля-
емое фторопластовой прокладкой 23, деформи-
руемой усилием четырех ленточных пружин 6,
припаянных к прижимному кольцу 24.
Для замера частоты вращения ротора пре-
дусмотрен электромагнитный датчик 15.
Монтаж турбодетавдера в кожухе захо-
лаживающей установки производится с помощью
фланца II. ,
7
27
26
10
th
15
16
25
17
2ч
18
s
ЪъжЯВМШ
28 22	21
Рис. !!6. Медаль турбодетандера с лепестковыми подшипниками
фирмы: The Gaweef Caijoozation -«-j-*-*
I - щека направляющего аппарата поворотная; 2 - лопатка направляю-
щего аппарата; 3 - щека направлявшего аппарата неподвижная; 4 - ме-
ханизм поворота лопаток; 5 ~ вал; 6, 8 - корпус подшипников;
/9
7,10 - подшипник лепестковый радиальный; 9 - винт; 11,24 - диск пя~
биринтного уплотнения; 12 - колесо компрессорное; 13,21 - трубка от-
вода утечек; 14 - пружина; 15 - втулка; 16,27 - уплотнение по шейке
вала; 1Z,<J - втулка; 1Ь,20 - подшипник лепестковый упорный;
19 - датчик частоты вращения ротора; 25 - колесо турбинка 2о - колн’О
уплотнительное	г*	' ’
8
Рис, П7. Турбодетандер РГ~0,6/40 конструкции НПО ’ТелийивЕ":
I — патрубок выходной; 2 * щека покрывная комбинированная; 3 "« ко-
лесо раоочее; 4 - уплотнение лабиринтное; 5 - корпус уплотнений;
6 - корпус монтажный; ?- корпус подшипников; 8 - датчкг
частоты вращений; 9 - подлинник радиально-упорный; хО - вал;
II - теплоизоляционный кожух криогенной установки; 12 - про-
ставка; 13 - подшипник радиально-упорный; 14 ~ обойма;
15 •• втулка уплотнительная
9
Tinfyi-
до б МПа ,
добООООоб/мии
до 80 кВт
Г-МСМ I
Техническая характеристика
Вастиряицийся газ - азот, водород, метан
Давление газа на входе .................
Частота вращения ротора ................
Мощность .....


Рис.П.8, Газовый турбодетандер с гидротормозом:
1-улитка; 2-ребочее колесо ; 3-направляящий аппарат с
поворотными лопатками; 4-корпус агрегата; 5-вал; 6-корпус
нагрузочного устройства и подшипников; 7-рздиально-упсрныи
подшипник; 8-датеик частоты вращения ротора; 9-подаипник
12
УЗ
Техническая характеристика
Расход азота ........................ 109000 нм3/ч
Давление газа на входе в турбодет....4,6 МПа
температура газа на входе............ 160 К
’явление газа на выходе из турбодет..0,7 МПа
Частота вращения ротора .............14500	об/мин
Мощность .......................... .2л	ОС' кВт
Диаметр рабочего колеса турбодетан...36С1 мм
10
Рис.П.9 Азотный турбодетавдер среднего давления:
I-входная камера турбодетандера; 2-колесо турбодетавдера;
3-направлямций аппарат; 4-поворотный механизм лопаток;
5-радиальннй. подшипник скольжения; 6-корпус подшипников;
7-датчик частоты вращения ротора; В-радиально-упорнын под-
.шипник; 9-компрессорное колесо; 10-улитка компрессора;
' 11-поворбтные лопатки.на всасывании компрессора; 12-вал;
13-внешнее лабиринтное уплотнение;-14-внутреннее лаб.упл.
II
412
12
ФпёсЗ д/печли «аза.
' Рис. ШО. 1Урбодетандер
РТ. -5/200 конструкции НПО
"Гелиймал":
I	-диффузор;
2	-ротор;
3	-щека покрывная;
Л -щека лопаточная сопло-
вого аппарата;
5 -корпус турбина;
_6 -узел уплотнения;
7 -корпус подшипников;
8 -подшипник передний;
: 9 -подшипник задний; •; 
- 10 -камера разгрузочная;
II -датчик частоты вра-
щения;
12 -крышка
Рис.ПИ. Двухступенчатый монороторный турбо детандер высокого
давления:
I, 15 - кольцевая камера: 2» 13 - выходной диффузор? 3 --трубка
отбора давления перед рабочим колесом; 4 - колесо первой ступени;
5. II - лопаточная щека соплового'аппарата; 6 - лабиринтное уп-
лотнение; ? ~ корпус; 8 -втулка гидравлического тормоза; 9 - под-
шипник радиально-упорный; 10 - вал; 12 - колесо второй ступени;
14 - втулке, уплотнительная
'	13
Рис. ПК. Турбодетандер
гелиевый:
I	-кожух;
2	-датчик температуры;
3	-уплотнение;
4	-патрубок выходной;
5	-щека сомового аппарата.;
6	-вал;
7	-нагрузочное устройство;
8	-подшипник радиально-упорный;
9	-датчик частоты вращения ро-
тора;
10	-подшипник радиально-упорный;
II	-уплотнение по валу;
12	-уплотнение торцевое;
13	-колесо рабочее;
А -штуцер подачи масла в под-
шипники;
Б -патрубок слива масла
Саи в масла
Рис. П13. Гелиевый турбо детандер ДГТ-0,15/2,5 с комбинированными
гидро- и газостатическими подшипниками:
I - оабочее колесо: 2 - сопловой аппарат в сборе; 3 - вал; 4 - гребки двухсекционного лабиринтного
уплотнения; & ~ втулка уплотнительная фторопластовая; 6 - диффузор; 7 - корпус уплотнении с радиаль-
ным гаэостатическим иожапником; b - прокладка; У ~ корпус-распределитель потоков; хО - подшипник
м радиально-упорный гидростатический; II - подшипник упорный гидростатический; 12 - датчик частоты
гл вращения ротора; 13 - крышка; 13 - шайба дистанционная
ю
Гелий £
подшипники
t2
16
15
13
Рис., flI4. Основной модуль гелиевого турбодетандера РЗГ-0,1'5/15:
6XCS
ВОДЫ
I -сетка фильтра; 2 -втулка уплотнительная; 3 -покрывная щека с диффу
верам; 4 «--сопловой аппарат; 5 -лабиринтное уплотнение; 6 -волосо рабе
чее; '? -аал; 8 -корпус модуля; 9 -колесо тормозного нагнетателя; 10 •-
холодильник водяной; II -датчик частоты вращения ротора; 12 «гермовм-
вод; 13 -покрывная щека; 14 -шайба дистанционная; 15 -яс.ц®ипняк;
ВЫХОД
’ «да
™_______________Tr-aA







16 -яояьч-о 'лшотнито-льное
t2
Рйс. П15. Гелиевый турбодетандер ГТВ-П-’
Х-фланец; 2 -прокладка фторопластовая; 3 -сильфон; 4 -колесо турбинное; 5 -щека соплового аппарата; 6 -лопаточная щека соплового аппарата;
7 -корпус турбодетавдера; 8 --обойма; 9 -вал; 10 -подпятник; II -фланец монтажный; 12 -штуцер подачи газа в подшипники; 13 -корпус "теплого"
подшипника; 14 -корпус нагнетателя; 15 -шпилька; 16 -магнит постоянный; 17 -гермовывод; 18 -обмотка датчика частоты вращения ротора;
19 -винт специальный; 20 -колесо нагнетателя; 21 -фланец прижимной; 22 -вкладыш радиально-упорного подшипника; 23 -штуцер подачи газа в га-
зовый затвор; 24-штуцер вывода газа из подшипников; 25 -корпус "холодногсГ подшипника; 26 -вкладыш радиального подшипника и лабиринтного уп-
лотнения; 27 -проставка теплоизоляционная; 28 -гайка; 29 -экран; 30 -втулка коническая разрезная; 31 -щека покрывная
7
6
12
/3
,12
17
18
5
6
7
а



Рис. П1б„ Гелиевый турбо-
детаздер фирмы „Sulzer*1;
-корпус турбины?
-сопловой аппарат тур-
бины?
-проставка теплоизо-
ляционная;
-кольцо уплотнитель-
ное;
-вал;
-колесо тормозного на-
гнетателя;
-патрубок всасывающий;
-стакан перфорирован-
ный;
-	сетка филътрукщая;
-	корпус фильтра;
-	корпус тормозного на-
гиетателя;
-	корпус узла подшипни-
ков;
-газодинамический под-
пятник со спиральны-
ми канавками;
,16 -колодка сегментно-
го газодинамчвского
подшипника;
-датчик частоты враще-
ния ротора;
-колесо турбинное;
-диффузор .
Выход
Влажного
пара
Рис. П17. Жидкостно-паровой
воздушный турбодетандер вы-
сокого давления ДТж-4/20:
I -уплотнение;
' 2 -диффузор;
3	-колесо турбинное;
4	-сопловой аппарат;
5	-трубка отбора давления
после соплового аппара-
та;
6	-уплотнение лабиринтное;
7	- радиально-упорный гидро-
статический подшипник
односторонний;
8	-втулка нагрузочная;
9	-радиально-упорный гидро-
статический подшипник
двухсторонний;
10	-вал;
II	-датчик частоты вращения
ротора;
12	-уплотнение шнековое
19
SO!
I -корпус турбины; 2 -колесо турбины; 3 -сопловой аппарат; 4 -вал;
5 -объединенный радиально-упорный подшипник; б -корпус подшипников;
7 -штуцер; 8 -магнитопровод бесконтактного датчика частота вращения
ротора; 9 -подшипник упорный; 10 -корпус тормозного нагнетателя
20

_Bjc. BI9. Г^еэ^м^кротхР^одетаддеаИдас, _________________ -
I - сопловой аппарат с выходным патрубком; 2 - обойма; 3 - колесо тур-
бины; 4 ~ корпус в сборе; 5 радиальный подшипник с лабиринтным уплот-
нением; 6 - статор генератора; 7 ротор; В - радиально-упорный под-
шипник; 9 - упорный,подшипник.
’’В"- отверстие для отвода гелия из подаипников
21
Рис. П20. МикротурбоДетандер с упорными подшипниками
на карданных подвесах фирмы "Дженерал Электрик";
I -колесо рабочее; 2 -вал; 3 -датчик частоты вращения ротора; 4, 6 -подшипник упорный; датчик осевого
сдвига; ’? -Тормозной электрогенератор; 8 -колодка сегментного подшипника; 9 -направляющий аппарат
22