Двухъярусная ступень с неразъемной вильчатой лопаткой

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и призвано повысить экономичность двухъярусных ступеней, используемых в качестве предпоследних ступеней в цилиндрах низкого давления (ЦНД) конденсационных турбин. В двухъярусной ступени для цилиндра низкого давления мощной конденсационной паровой турбины, содержащей диафрагму, сопловой аппарат нижнего яруса двухъярусной ступени, сопловой аппарат верхнего яруса, перегородку соплового аппарата, рабочий аппарат нижнего яруса, рабочий аппарат верхнего яруса, перегородку рабочего аппарата, согласно изобретению рабочие лопатки двухъярусной ступени выполнены в виде неразъемных вильчатых лопаток, а в диафрагме перед входом пара в сопловую решетку профилей верхнего яруса двухъярусной ступени расположена распределительная решетка, образованная системой кольцевых конических обводов с радиальным шагом li=(7°)⋅l0/α, где l0 - длина сопловых лопаток на входе в сопловую решетку профилей, а угол α - угол наклона периферийного обвода соплового аппарата к продольной оси ступени, и углами наклона конусных обводов к продольной оси ступени βi, которые уменьшаются от периферии к корню по следующему закону βi=α-(7+i), где i - номер конического обвода при отсчете его от периферийного обвода диафрагмы. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности работы двухъярусных ступеней ЦНД с полуторными выхлопами. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и призвано повысить экономичность двухъярусных ступеней, используемых в качестве предпоследних ступеней в цилиндрах низкого давления конденсационных турбин.

Известна двухъярусная ступень осевой турбомашины A.M. Репина [1] (Патент RU №2072428, опубл. 27.01.1997, МПК F01D 1/04) содержащая диафрагму с двухъярусным сопловым аппаратом и двухъярусное рабочее колесо, облопачивание которого выполнено в два радиальных ряда с промежуточным цельным кольцом между рядами, лопатки внутреннего ряда с помощью усиленных полок-фланцев соединены сваркой с промежуточным кольцом, а лопатки внешнего ряда, выполненные из прочных легких материалов, установлены на промежуточном кольце.

Основной недостаток данного технического решения заключается в сложности изготовления рабочих лопаток предлагаемой двухъярусной ступени и низких прочностных характеристиках, поскольку единый толстый промежуточный бандаж с глубокими пазами для хвостовиков лопаток верхнего яруса трудно (почти невозможно) скрепить с лопатками нижнего яруса.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является двухъярусная ступень Карла Баумана [2] (А.В. Щегляев, Паровые турбины Энергоатом издательство Москва 1993), установленная на отечественной турбине К-200-130, содержащая диафрагму, сопловой аппарат нижнего яруса двухъярусной ступени, сопловой аппарат верхнего яруса, перегородку соплового аппарата, рабочий аппарат нижнего яруса, рабочий аппарат верхнего яруса, перегородку рабочего аппарата.

Основной недостаток состоит в низкой экономичности двухъярусной ступени Баумана из-за недопустимо большой перекрыши Δl между вершиной рабочих лопаток предшествующей ступени и входом в сопловой аппарат верхнего яруса ступени Баумана, составляющей около 35% от высоты соплового аппарата верхнего яруса ступени, а также большой веерности рабочих решеток.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в уменьшении потерь энергии в ступени, связанных с наличием перекрыши на входе в ступень и потерь энергии, связанных с веерностью лопаток последней ступени.

Технический результат, возникающий с применением предлагаемого изобретения, заключается в повышении эффективности и надежности работы двухъярусных ступеней ЦНД с полуторными выхлопами и достигается тем, что в известной двухъярусной ступени для цилиндра низкого давления мощной конденсационной паровой турбины, содержащей диафрагму, сопловой аппарат нижнего яруса двухъярусной ступени, сопловой аппарат верхнего яруса, перегородку соплового аппарата, рабочий аппарат нижнего яруса, рабочий аппарат верхнего яруса, перегородку рабочего аппарата, согласно изобретению, рабочие лопатки двухъярусной ступени выполнены в виде неразъемных вильчатых лопаток, а в диафрагме перед входом пара в сопловую решетку профилей верхнего яруса двухъярусной ступени расположена распределительная решетка, образованная системой кольцевых конических обводов с радиальным шагом li=(7°)l0/α, где l0 - длина сопловых лопаток на входе в сопловую решетку профилей, а угол α - угол наклона периферийного обвода соплового аппарата к продольной оси ступени, и углами наклона конусных обводов к продольной оси ступени βi, которые уменьшаются от периферии к корню по следующему закону βi=α-(7+i), где i - номер конического обвода при отсчете его от периферийного обвода диафрагмы.

Кроме того, в двухъярусной ступени для цилиндра низкого давления мощной конденсационной паровой турбины радиальные ребра, связывающие между собой кольцевые конические обводы, выполнены перфорированными.

На фиг. 1 представлен продольный разрез двухъярусной ступени с неразъемной вильчатой лопаткой. На фиг. 2 для справки приведена аксонометрия двухъярусного рабочего колеса, входящего в состав предлагаемой двухъярусной ступени.

Двухъярусная ступень с неразъемной вильчатой лопаткой, представленная на фиг. 1 содержит: сопловой аппарат верхнего яруса 1, сопловый аппарат нижнего яруса 2, рабочие лопатки нижнего яруса 3, сплошную перегородку 4, отделяющую рабочие лопатки нижнего яруса двухъярусной ступени от рабочих лопаток верхнего яруса, перегородку соплового аппарата двухъярусной ступени 5, вильчатые лопатки верхнего яруса 6, диафрагму ступени Баумана 7, перфорированные радиальные ребра 8, кольцевые конические обводы 9, периферийный обвод двухъярусной ступени 10.

Начиная с периферийного обвода двухъярусной ступени 10, расположенного под углом а к продольной оси ступени, первый конический обвод распределительной решетки выполнен с углом, равным углу β, уменьшенному на 7°. Каждый последующий конический обвод выполняется с углом, уменьшенным на 7° относительно выше расположенного ребра.

Указанное снижение угла конусности для каждого последующего конического обвода на 7° принято из условия обеспечения безотрывного течения пара во всех, образованных соседними коническими обводами, кольцевых диффузорных каналах распределительной решетки.

Для принятого шага углов (Δβ=7°) получим, что число конических обводов п в решетке должно равняться целому от деления угла на угловой шаг Δβ. То есть n=α/7. При этом условии и равномерном расположении колец по высоте l0 (l0 - высота входного сечения в сопловой аппарат верхнего яруса расстояние между коническими обводами 9 будет равно li=l0/n=7⋅l0/α.

Вильчатая лопатка отличается от рабочей лопатки Баумана прототипа тем, что на одном пере нижнего яруса 3, на перегородке 4 располагаются два пера рабочих лопаток верхнего яруса 6. Аксонометрия указанной вильчатой лопатки представлена на фиг. 2.

Двухъярусная ступень с неразъемной вильчатой лопаткой работает следующим образом. Пар подводится к сопловым аппаратам верхнего и нижнего ярусов с одинаковыми начальными параметрами из предстоящей ступени, где происходит преобразование потенциальной энергии пара в кинетическую энергии, причем пар вышедший из предстоящей ступени первоначально взаимодействует с распределительной решеткой. Указанная распределительная решетка воспринимает поток из верхней части рабочих лопаток предшествующей ступени с нулевой перекрышей и далее по кольцевым каналам, образованными коническими поверхностями, равномерно распределяются по всей высоте соплового аппарата верхнего яруса двухъярусной ступени, полностью исключая потери от перекрыши. Пар вышедший из каналов сопловой решетки предлагаемой двухъярусной ступени направляется в каналы двухъярусного рабочего колеса, образованного «вильчатыми» рабочими лопатками, благодаря которым удается достичь практически полное снижение потерь энергии от веерности решетки.

Список литературы

1. Патент RU №2072428, опубл. 27.01.1997, МПК F01D 1/04

2. А. В. Щегляев, «Паровые турбины», издательство «Энергоатом», Москва, 1993

1. Двухъярусная ступень для цилиндра низкого давления мощной конденсационной паровой турбины, содержащая диафрагму, сопловой аппарат нижнего яруса двухъярусной ступени, сопловой аппарат верхнего яруса, перегородку соплового аппарата, рабочий аппарат нижнего яруса, рабочий аппарат верхнего яруса, перегородку рабочего аппарата, отличающаяся тем, что рабочие лопатки двухъярусной ступени выполнены в виде неразъемных вильчатых лопаток, а в диафрагме перед входом пара в сопловую решетку профилей верхнего яруса двухъярусной ступени расположена распределительная решетка, образованная системой кольцевых конических обводов с радиальным шагом li=(7°)⋅l0/α, где l0 - длина сопловых лопаток на входе в сопловую решетку профилей, а угол α - угол наклона периферийного обвода соплового аппарата к продольной оси ступени, и углами наклона конусных обводов к продольной оси ступени βi, которые уменьшаются от периферии к корню по следующему закону βi=α-(7+i), где i - номер конического обвода при отсчете его от периферийного обвода диафрагмы.

2. Двухъярусная ступень для цилиндра низкого давления мощной конденсационной паровой турбины по п. 1, отличающаяся тем, что радиальные ребра, связывающие между собой кольцевые конические обводы, выполнены перфорированными.



 

Похожие патенты:

Сектор статора турбины содержит множество лопаток из композитного материала, содержащего волоконное армирование, уплотненное матрицей, первую и вторую платформы. Каждая лопатка имеет аэродинамический профиль, а платформы имеют вид дуг окружностей и изготовлены из композитного материала, содержащего волоконное армирование, уплотненное матрицей.

Сектор статора турбины содержит множество лопаток из композитного материала, содержащего волоконное армирование, уплотненное матрицей, первую и вторую платформы. Каждая лопатка имеет аэродинамический профиль, а платформы имеют вид дуг окружностей и изготовлены из композитного материала, содержащего волоконное армирование, уплотненное матрицей.

Спрямляющий аппарат вентилятора содержит множество лопаток статора, которые прикреплены к корпусу турбовентиляторного двигателя. Если комбинация типа лопатки статора и типа лопатки статора для одной ограничивающей проточный канал пластины является такой же, как комбинация типа лопатки первой лопатки статора и типа лопатки статора для другой ограничивающей проточный канал пластины, положения первых боковых соединительных участков ограничивающей проточный канал пластины и вторых боковых соединительных участков ограничивающей проточный канал пластины указанных одной ограничивающей проточный канал пластины и другой ограничивающей проточный канал пластины совпадают друг с другом.

Спрямляющий аппарат вентилятора содержит множество лопаток статора, которые прикреплены к корпусу турбовентиляторного двигателя. Если комбинация типа лопатки статора и типа лопатки статора для одной ограничивающей проточный канал пластины является такой же, как комбинация типа лопатки первой лопатки статора и типа лопатки статора для другой ограничивающей проточный канал пластины, положения первых боковых соединительных участков ограничивающей проточный канал пластины и вторых боковых соединительных участков ограничивающей проточный канал пластины указанных одной ограничивающей проточный канал пластины и другой ограничивающей проточный канал пластины совпадают друг с другом.

Настоящее изобретение относится к устройству регулирования направляющих лопаток турбомашины для поворачивания вокруг радиальной оси направляющих лопаток множества направляющих лопаток, которые сгруппированы в кольцо направляющих лопаток.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям обшивок, размещенных между двигателем и гондолой. Структура обшивки, расположенная между двигателем и гондолой воздушного судна, содержит кожух, окружающий двигатель и содержащий множество секторов (12А,12В), по меньшей мере, один радиальный кронштейн (14), обеспечивающий соединение с гондолой; и множество крепежных средств для прикрепления указанного множества секторов кожуха друг к другу или к указанному, по меньшей мере, одному радиальному кронштейну.

Изобретение относится к статорам газовых турбин газотурбинных двигателей авиационного применения. Статор газовой турбины, в наружном корпусе которой установлены секторы разрезного сотового кольца, выполненного двухслойным, с опорными элементами на переднем и заднем осевых концах сектора.

Изобретение относится к кольцевому внешнему корпусу компрессора низкого давления осевой турбомашины. Корпус содержит кольцевую стенку из композитного материала с органической основой.

Изобретение относится к устройству для направления регулируемых лопаток статора турбореактивного двигателя, содержащему множество угловых секторов внутреннего кольца, расположенных торец в торец для образования внутреннего кольца, при этом каждый сектор внутреннего кольца содержит каналы, проходящие радиально сквозь сектор внутреннего кольца, множество цилиндрических втулок, каждая из которых вставлена на место в канал внутреннего кольца изнутри и каждая из которых предназначена для приема направляющей оси лопатки статора, множество угловых секторов соединительного кольца, расположенных торец в торец для образования соединительного кольца и вставленных на место радиально изнутри к внутреннему кольцу, и множество блокирующих элементов, проходящих в осевом направлении сквозь внутреннее и соединительное кольца для сборки этих колец друг с другом.

Предлагается статорная облопаченная конструкция, которая может подавлять потерю давления, вызванную зазором или разницей уровня между вкладышами, образующими воздушный канал со статорными лопатками, выполненными из композитного материала, и вкладышами в турбовентиляторном двигателе, и турбовентиляторный двигатель с использованием этой статорной облопаченной конструкции.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и призвано повысить экономичность двухъярусных ступеней, используемых в качестве предпоследних ступеней в цилиндрах низкого давления конденсационных турбин. В двухъярусной ступени для цилиндра низкого давления мощной конденсационной паровой турбины, содержащей диафрагму, сопловой аппарат нижнего яруса двухъярусной ступени, сопловой аппарат верхнего яруса, перегородку соплового аппарата, рабочий аппарат нижнего яруса, рабочий аппарат верхнего яруса, перегородку рабочего аппарата, согласно изобретению рабочие лопатки двухъярусной ступени выполнены в виде неразъемных вильчатых лопаток, а в диафрагме перед входом пара в сопловую решетку профилей верхнего яруса двухъярусной ступени расположена распределительная решетка, образованная системой кольцевых конических обводов с радиальным шагом li⋅l0α, где l0 - длина сопловых лопаток на входе в сопловую решетку профилей, а угол α - угол наклона периферийного обвода соплового аппарата к продольной оси ступени, и углами наклона конусных обводов к продольной оси ступени βi, которые уменьшаются от периферии к корню по следующему закону βiα-, где i - номер конического обвода при отсчете его от периферийного обвода диафрагмы. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности работы двухъярусных ступеней ЦНД с полуторными выхлопами. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх