PL100097B1 - Typ konstrukcyjny ekstremalnie dlugiej lopatki roboczej turbin parowych i innych maszyn cieplnych wirnikowych typu osiowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest typ konstrukcyjny ekstremalnie dlugiej lopatki roboczej znajdujacej zastosowanie w osiowych turbinach parowych a ewentualnie takze w innych maszynach cieplnych wirnikowych typu osiowego.

Wedlug dotychczasowego stanu techniki znane sa ekstremalnie dlugie lopatki robocze turbin parowych i podobnie innych cieplnych maszyn wirnikowych, wykonane jako lopatki masywne, pelnokute, stosownie scienione i zwiniete od stopy ku wierzcholkowi, przy jednoczesnie malejacej w tym kierunku cieciwie profili przekrojów poprzecznych lopatki.

Opisane znane uksztaltowanie dlugich lopatek ma na celu, przy zachowaniu wlasciwej struktury przeplywu przestrzennego przez kanaly miedzylopatkowe, uzyskanie lopatek mozliwie najdluzszych, bez przekroczenia w nich dopuszczalnego naprezenia. Jednak przy stosowaniu tego znanego uksztaltowania zarówno dlugosc lopatki jak i dopuszczalna predkosc obwodowa wjej koncu sa bardziej ograniczone niz w sposobie okreslonym wynalazkiem. Ograniczenia te wynikaja zarówno z dopuszczalnych naprezen wystepujacych w materiale lopatek, najczesciej w przekroju stopy, jak i z dopuszczalnych obciazen przenoszonych na wirnik.

Znane skadinad lopatki typu powlokowego, tj. zlozone z dwóch piór reprezentujacych odpowiednio profil wklesly i wypukly lopatki, z komora wewnatrz pomiedzy piórami, nie sa stosowane w konstrukcji lopatek dlugich, o dlugosci osiagalnej przy pomocy typu konstrukcyjnego lopatek masywnych, pelnokutych.

Wynalazek ma na celu opracowanie takiej konstrukcji lopatki, która umozliwialaby wykonanie lopatek dluzszych od najdluzszych wykonanych opisanym konwencjonalnym sposobem, a to bez powiekszenia naprezen w stopie, lub która przy niezmiennym naprezeniu umozliwialaby wydatna poprawe wlasnosci dynamicznych lopatki, w szczególnosci lopatki typu wolnonosnego. Dalszym celem wynalazku jest stworzenie mozliwosci stosownego doboru podzialki odniesionej do cieciwy profili przekrojów poprzecznych lopatki^z korzyscia dla2 100 097 sprawnosci lopatkowej -wiekszej swobody w doborze tych profili, w szczególnosci w zastosowaniu do profili stosownie zaokraglonych na wlocie i wreszcie ewentualnie wychwytywania kropel fazy cieklej padajacych na lopatke i ich odwirowywania na zewnatrz.

Cel wedlug wynalazku osiagnieto przez skonstruowanie lopatki jako zespolu dwóch piór, jednego stanowiacego strone wklesla i drugiego stanowiacego strone wypukla lopatki. Grubosc tych piór, w samym koncu lopatki minimalna, idac ku stopie pozostaje w zasadzie stala az do przekroju, w którym osiaga sie naprezenie dopuszczalne dla danego materialu konstrukcyjnego. Nastepnie grubosc ta roscie przy to zasadzie stalym naprezeniu maksymalnym az dó stopy, gdzie obydwa pióra zblizaja sie niemal do styku.

W piórze reprezentujacym profil wypukly lopatki moga byc wykonane otworki sluzace do wychwytywania padajacych na lopatke kropel fazy cieklej. Otworki te sa umieszczone w poblizu krawedzi wlotowej a zarazem w czesci koncowej lopatki.

Dzieki opisanej konstrukcji ulega zmniejszeniu sila odsrodkowa lopatki przenoszona na obwód wirnika, przy tym samym zas obciazeniu na obwodzie wirnika dopuszcza sie powiekszenie wymiarów promieniowych lopatek, a takze wymiarów osiowych, a wiec takze cieciwy przekrojów poprzecznych lopatki, z korzyscia dla sprawnosci lopatkowej oraz naprezen wystepujacych w stopie lopatki, a tym samym z korzyscia dla naprezenia maksymalnego wystepujacego w tym przekroju oraz dla czestosci drgan wlasnych lopatki.

Lopatka wedlug wynalazku znajduje szczególnie korzystne zastosowanie w czesci niskopreznej turbin parowych, pracujacej w obszarze pary wilgotnej. Profile zaokraglone na wlocie redukuja wydatnie skladowa normalna predkosc kolizji kropel fazy cieklej z lopatka, z korzyscia dla oslabienia erozyjnego dzialania kropel, a utworzona wewnatrz lopatki komora moze byc przystosowana do wychwytywania kropel fazy cieklej, padajacych na lopatke w poblizu krawedzi wlotowej, a nastepnie do ich odwirowywania na zewnatrz w kierunku kanalów zbiorczych umieszczonych w otaczajacej oslonie. Zastosowanie lopatek wedlug wynalazku zmniejsza wTym zakresie w istotny sposób niebezpieczenstwo erozji ukladu lopatkowego, umozliwiajac tym samym przechodzenie na coraz wyzsze predkosci obwodowe lopatek, niezaleznie od zastosowanego materialu konstrukcyjnego (stal, tytan).

Przedmiot wynalazku jest dokladniej opisany na przykladzie wykonania w zwiazku z rysunkiem, na którym fig. 1 przedstawia lopatke w widoku od strony wkleslej, fig. 2 —przekrój podluzny lopatki pokazanej na fig. 1, fig. 3 — przekrój poprzeczny lopatki w poblizu stopy, fig. 4 —taki sam przekrój lopatki w srodku dlugosci, fig. 5 — taki sam przekrój lopatki w poblizu jej wierzcholka, a fig. 6 — szczegól „A** przekroju pokazanego na fig. 5 w powiekszeniu.

Jak pokazano na rysunku, lopatka wedlug wynalazku ma pióro 1 stanowiace strone wklesla i pióro 2 stanowiace strone wypukla. Oba pióra sa polaczone w calosc za pomoca spawania, przy czym pióro 2 stanowi calosc ze stopa 3 lopatki. Wewnatrz lopatki miedzy piórami 1 i 2 jest utworzona komora 4.

Grubosc piór 1 i 2 jest na okolo 1/5 dlugosci, liczac od konca, stala. Nastepnie rosnie ona ku stopie w stopniu zapewniajacym zachowanie stalego naprezenia maksymalnego, dopuszczalnego dla materialu lopatki.

Komora 4, na skutek opisanego uksztaltowania grubosci piór, najpierw rozszerza sie od wierzcholka lopatki ku stopie, a nastepnie zweza sie do niewielkiej szczeliny w samej stopie. W piórze 2 w poblizu krawedzi wlotowej - a zarazem w czesci koncowej lopatki, w miejscu pokazanym na fig. 5 i 6 rysunku, sa wykonane otworki 5 do pustego wnetrza (komory)lopatki. '

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Typ konstrukcyjny ekstremalnie dlugiej lopatki roboczej turbin parowych i innych maszyn cieplnych wirnikowych typu osiowego, powlokowej zlozonej z dwóch piór reprezentujacych profil wklesly i wypukly lopatki, znamienny t y m, ze od wierzcholka lopatki minimalna grubosc piór (1 i 2) jest stala na okolo 1/5 dlugosci, to jest do przekroju, w którym osiaga sie naprezenia dopuszczalne dla danego materialu konstrukcyjnego, a nastepnie grubosc piór (1 i 2) rosnie przy w zasadzie stalym naprezeniu maksymalnym, az do stopy, gdzie obydwa pióra (1 i 2) zblizaja sie niemal do styku.

2. Typ konstrukcyjny lopatki wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w piórze (2) reprezentujacym profil wypukly lopatki, w poblizu krawedzi wlotowej sa wykonane otworki (5) sluzace do wychwytywania padajacych na lopatke kropel fazy cieklej.100 097 Fig.1 Fig.2 Flg.5 2 4 Fi9.4 Stcz«g*l„A' *g.d Fig.3