Turbin ( fr. turbin av lat. turbo - virvelvind , rotation ) - motor , bladmaskin , i vilken omvandlingen [1] av rörelseenergi och/eller intern energi hos arbetsvätskan ( ånga , gas , vatten ) till mekaniskt arbete på skaftet. Strålen av arbetsvätskan verkar på bladen , fixerade runt rotorns omkrets , och sätter dem i rörelse.
Den används som drivning för en elektrisk generator vid termiska, kärnkrafts- och vattenkraftverk , som en integrerad del av drivningar för sjö-, land- och lufttransport, en kompressordrift i en gasturbinmotor, samt en hydrodynamisk transmission, hydraulisk pumps.
Försök att skapa mekanismer som liknar turbiner har gjorts under mycket lång tid. En beskrivning av en primitiv ångturbin gjord av Heron av Alexandria (1:a århundradet e.Kr.) är känd. Enligt I. V. Linde [2] gav 1800-talet upphov till en "massa av projekt" som upphörde före de "materiella svårigheterna" med deras genomförande. Först i slutet av 1800-talet, när utvecklingen av termodynamiken (ökade effektiviteten hos turbiner till jämförbar med en kolvmaskin), maskinteknik och metallurgi (ökade materialstyrkan och tillverkningsnoggrannheten som krävs för att skapa höghastighetshjul), Gustaf Laval ( Sverige ) och Charles Parsons ( Storbritannien ) skapade oberoende av varandra ångturbiner lämpliga för industrin. [3]
Den första ångturbinen skapades av den svenske uppfinnaren Gustav Laval 1883 . Enligt en version skapade Laval den för att driva en mjölkseparator av sin egen design. För detta behövdes en höghastighetsdrift . Den tidens motorer gav inte tillräcklig hastighet. Den enda utvägen var att designa en höghastighetsturbin. Laval valde ånga, som användes flitigt på den tiden, som arbetsvätska. Uppfinnaren började arbeta med sin design och satte så småningom ihop en fungerande enhet. 1889 kompletterade Laval turbinmunstyckena med koniska expanderare, så att det berömda Laval-munstycket dök upp , som blev stamfadern till framtida raketmunstycken. Laval-turbinen var ett genombrott inom ingenjörskonsten. Det räcker med att föreställa sig de belastningar som pumphjulet upplevde i det för att förstå hur svårt det var för uppfinnaren att uppnå stabil drift av turbinen. Vid enorma hastigheter på turbinhjulet orsakade även en liten förskjutning av tyngdpunkten kraftiga vibrationer och överbelastning av lagren . För att undvika detta använde Laval en tunn axel som kunde böjas när den roterades.
1884 fick den engelske ingenjören Charles Parsons patent på en flerstegsturbin. Turbinen var konstruerad för att driva en elektrisk generator. 1885 utvecklade han en förbättrad version som användes flitigt i kraftverk. I utformningen av turbinen användes en utjämningsapparat, som är en uppsättning fasta fälgar (skivor) med blad som hade motsatt riktning. Turbinen hade tre steg med olika tryck med olika bladgeometri och stigning. Turbinen använde alltså både den " aktiva " och " reaktiva " principen.
År 1889 användes cirka trehundra av dessa turbiner för att generera elektricitet. Parsons försökte utöka omfattningen av sin uppfinning och 1894 byggde han ett experimentfartyg " Turbinia " som drivs av en ångturbin. Vid tester visade den en rekordhastighet på 60 km/h.
Omöjligheten att erhålla stor aggregateffekt och den mycket höga rotationshastigheten för enstegs Laval-ångturbiner (upp till 30 000 rpm för de första proverna) ledde till att de behöll sin betydelse endast för att driva hjälpmekanismer. Aktiva ångturbiner har utvecklats i riktning mot att skapa flerstegskonstruktioner, där ångexpansion utförs i ett antal sekventiellt arrangerade steg. Detta gjorde det möjligt att avsevärt öka enhetens effekt, samtidigt som en måttlig rotationshastighet som var nödvändig för direkt anslutning av turbinaxeln med mekanismen roterad av den bibehölls.
Parsons jet-ångturbin användes under en tid (främst på krigsfartyg), men fick gradvis ge vika för mer kompakta kombinerade aktiv-jet-turbiner, där högtrycksjetdelen ersattes av en enkel- eller dubbelkrönt aktiv skiva. Som ett resultat har förlusterna på grund av ångläckage genom spalterna i bladapparaten minskat, turbinen har blivit enklare och mer ekonomisk.
Turbinsteget består av två huvuddelar. Impeller - blad monterade på rotorn (den rörliga delen av turbinen), vilket direkt skapar rotation. Och munstycksapparaten - blad monterade på statorn (den fasta delen av turbinen), som roterar arbetsvätskan för att ge flödet den erforderliga attackvinkeln med avseende på pumphjulets blad.
Beroende på rörelseriktningen för flödet av arbetsvätskan särskiljs axiella ångturbiner , i vilka flödet av arbetsvätskan rör sig längs turbinens axel, och radiellt , riktningen för flödet av arbetsvätskan i vilken är vinkelrät mot turbinaxelns axel. Centrifugalturbiner (turboladdare) särskiljs också som en separat typ av turbin.
Beroende på antalet kretsar är turbiner uppdelade i enkelkrets, dubbelkrets och trekrets. Mycket sällan kan turbiner ha fyra eller fem kretsar. En flerslingsturbin gör det möjligt att använda stora termiska entalpiskillnader genom att ta emot ett stort antal olika trycksteg.
Beroende på antalet axlar skiljer de mellan enkelaxel, tvåaxlig, mer sällan treaxlig, sammankopplad med en gemensam termisk process eller en gemensam växel ( växellåda ). Arrangemanget av axlarna kan vara både koaxiellt och parallellt med oberoende arrangemang av axlarnas axlar.
På platser där axeln passerar genom husets väggar, är ändtätningar installerade för att förhindra läckage av arbetsvätskan till utsidan och insugning av luft i huset.
I den främre änden av axeln är en begränsande centrifugalregulator (säkerhetsregulator) installerad som automatiskt stoppar (bromsar ner) turbinen när varvtalet ökar med 10-12 % över det nominella värdet.
| Motorer | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| se även evighetsmaskin Kuggväxelmotor gummimotor | |||||||||||||||||