RU2041362C1 - Thermal turbine stage - Google Patents

Abstract

FIELD: manufacture of turbines. SUBSTANCE: turbine stage has inlet nozzles mounted in casing, rotor with working blades which are mounted on disk and are provided with peripheral shroud. Exhaust chamber is circular in shape and end of casing adjoining it is made in form of disk with outlet ports and connectors between them. Outlet ports are used to bring inter-blade passages in communication with exhaust chamber, connectors are located opposite nozzles. EFFECT: enhanced reliability. 7 dwg

Description

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано на тепловых электростанциях, в автомобильном и водном транспорте, в авиации и в других областях народного хозяйства. The invention relates to turbine construction and can be used in thermal power plants, in automobile and water transport, in aviation and in other areas of the national economy.

Известна парциальная турбинная ступень, содержащая сопловой аппарат и рабочее колесо, с обеих сторон рабочих лопаток которого на неактивной части дуги окружности установлены защитные щитки, в которых выполнены расположенные в окружном направлении каналы в виде половины тора с входом у периферии, а выходом у корня рабочих лопаток (1). A partial turbine stage is known, comprising a nozzle apparatus and an impeller, on both sides of the working blades of which on the inactive part of the circular arc there are protective shields, in which the circumferential channels are made in the form of a half of a torus with an entrance at the periphery and an exit at the root of the working blades (1).

Недостатком устройства является низкая надежность, обусловленная регулированием расхода рабочего тела посредством центрального вкладыша в окружном канале. The disadvantage of this device is the low reliability due to the regulation of the flow of the working fluid through a central liner in the peripheral channel.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является другая известная ступень теплотурбины, содержащая размещенные в полости корпуса ротор с рабочими лопатками, входное и выходное устройства, причем первое выполнено в виде сопел, установленных на одной из торцевых стенок корпуса, а второе в виде полости, образованной торцом ротора с лопатками и второй торцевой стенкой корпуса (2). Closest to the invention in technical essence and the achieved result is another known stage of a heat turbine containing a rotor with working blades located in the body cavity, an input and output device, the first made in the form of nozzles mounted on one of the end walls of the body, and the second in the form cavity formed by the end face of the rotor with blades and the second end wall of the housing (2).

Недостатком ступени активной турбины является низкая степень использования энергии потока за счет свободного выхода из рабочего процесса, так как при свободном выходе потока с рабочих лопаток можно полезно использовать не более 50% энергии от части располагаемого теплоперепада. The disadvantage of the active turbine stage is the low degree of utilization of the flow energy due to the free exit from the working process, since with the free exit of the flow from the working blades, it is useful to use no more than 50% of the energy from the part of the available heat transfer.

Целью изобретения является повышение степени использования энергии потока. The aim of the invention is to increase the degree of utilization of flow energy.

В ступени теплотурбины, содержащей размещенные в корпусе входные сопла, установленные на одной из его торцевых стенок, выхлопную полость, примыкающую по второй торцевой стенке корпуса, и ротор, выполненный в виде размещенного на валу диска с рабочими лопатками, установленными между корневым и периферийным ободами, поставленная цель достигается тем, что выхлопная полость выполнена кольцевой, а вторая торцевая стенка корпуса, к которой примыкает эта полость, в виде диска с выходными окнами, сообщающими межлопаточные каналы с выхлопной полостью, и с перемычками между окнами, размещенными против сопел. In the stage of a heat turbine containing inlet nozzles located in the housing mounted on one of its end walls, an exhaust cavity adjacent to the second end wall of the housing, and a rotor made in the form of a disk placed on the shaft with working blades mounted between the root and peripheral rims, This goal is achieved by the fact that the exhaust cavity is made circular, and the second end wall of the housing, to which this cavity is adjacent, is in the form of a disk with output windows communicating interscapular channels with the exhaust floor Stu, and bridges between the windows, placed against the nozzle.

На фиг.1 изображен вид турбины в разрезе по оси; на фиг.2 вид со стороны поступления потока; на фиг.3 развертка проточного канала; на фиг.4 торцевая стенка корпуса с выходными окнами и перемычками между ними; на фиг.5 разрез А-А на фиг. 3, проточного канала; на фиг.6 разрез Б-Б на фиг.3, проточного канала; на фиг.7 разрез В-В на фиг.3, канала. Figure 1 shows a view of the turbine in section along the axis; figure 2 is a view from the side of the flow; figure 3 scan of the flow channel; in Fig.4 the end wall of the housing with exit windows and jumpers between them; in Fig. 5 a section A-A in Fig. 3, flow channel; Fig.6 section BB in Fig.3, the flow channel; Fig.7 section bb In Fig.3, channel.

Ступень теплотурбины содержит неподвижный корпус 1 с торцевыми стенками 2 и 3, входные сопла 4 и ротор, выполненный в виде диска 5, размещенного на валу. Между корневым ободом 6 и периферийным ободом 7 установлены рабочие лопатки 8. Сопла 4 установлены на торцевой стенке 2 корпуса. The stage of the heat turbine contains a fixed housing 1 with end walls 2 and 3, the input nozzle 4 and the rotor, made in the form of a disk 5, placed on the shaft. Between the root rim 6 and the peripheral rim 7 installed working blades 8. Nozzles 4 are installed on the end wall 2 of the housing.

Ширина ободов 6, 7 может быть равна ширине лопаток 8, а торцевые стенки 2, 3 корпуса могут быть размещены на ширине ободов 6, 7. Торцевая стенка 3 корпуса выполнена в виде диска с выходными окнами 9 и с перемычками 10 между ними. The width of the rims 6, 7 can be equal to the width of the blades 8, and the end walls 2, 3 of the housing can be placed on the width of the rims 6, 7. The end wall 3 of the housing is made in the form of a disk with output windows 9 and with jumpers 10 between them.

К торцевой стенке 3 корпуса примыкает выхлопная полость 11, выполненная кольцевой. Выходные окна 9 сообщают межлопаточные каналы с полостью 11. Проточный кольцевой канал 12 образован неподвижной и подвижной частями. В неподвижную часть входят торцевая стенка 2 с расположенными на ней соплами 4 и торцевая стенка 3 с выпускными окнами 9 и перемычками 10, расположенными против сопел 4. В неподвижную часть входят рабочие лопатки 8 и межлопаточные каналы, ограниченные ободами 6, 7. An exhaust cavity 11 adjacent to the end wall 3 of the housing is adjacent. The output windows 9 communicate interscapular channels with a cavity 11. The flowing annular channel 12 is formed by the fixed and moving parts. The fixed part includes the end wall 2 with nozzles 4 located on it and the end wall 3 with outlet windows 9 and jumpers 10 located opposite the nozzles 4. The fixed part includes working blades 8 and interscapular channels bounded by rims 6, 7.

Турбина работает следующим образом. The turbine works as follows.

Поток пара или газа из сопел 4 поступает в зоне компрессии на рабочие лопатки 8, где скорость его движения понижается до окружной скорости лопатки, а сила потока сообщает ротору движение. Проходя переходную зону, где поток и рабочие лопатки движутся с одинаковой скоростью, поток не оказывает давления на рабочие лопатки 8. В зоне депрессии, которая через выходное окно 9 сообщается с выхлопной кольцевой полостью 11 и с окружающей средой, давление понижено до нуля, поэтому со стороны зоны депрессии на рабочую лопатку может оказывать влияние только конечное давление. The flow of steam or gas from the nozzles 4 enters the compression zone on the blades 8, where its speed decreases to the peripheral speed of the blades, and the flow force tells the rotor to move. Passing the transition zone, where the flow and the working blades move at the same speed, the flow does not exert pressure on the working blades 8. In the depression zone, which through the outlet window 9 communicates with the exhaust annular cavity 11 and with the environment, the pressure is reduced to zero, therefore, with side of the depression zone only the final pressure can influence the scapula.

При движении ротора межлопаточные каналы, заполненные отработавшей средой, находившиеся в переходной зоне, подходят к выходным окнам 9 в торцевой стенке 3 и отработавшая среда выходит из турбины. Одновременно с этим с другой стороны межлопаточные каналы, освобожденные от отработавшей среды, входят в зону компрессии к срезу сопла 4, откуда поток поступает в эти каналы, где давление понижено до нуля, и за счет этого обеспечивается перепад давления от сопла и за соплом. При выполнении ободов шириной, равной ширине лопаток, и размещении торцевых стенок по ширине ободов, т.е. с перекрытием проточного канала поверхностью лопатки, обеспечивается возможность понижения скорости движения потока до нуля и до любой заданной окружной скорости лопатки, которую можно принимать независимо от абсолютной скорости движения потока и, наоборот, абсолютную скорость потока можно принимать независимо от окружной скорости потока, благодаря чему обеспечиваются условия для преобразования в полезную всей энергии потока от всего располагаемого теплоперепада в одной ступени турбины. When the rotor moves, the interscapular channels filled with the spent medium located in the transition zone approach the exit windows 9 in the end wall 3 and the spent medium leaves the turbine. At the same time, on the other hand, the interscapular channels, freed from the spent medium, enter the compression zone to the nozzle exit 4, from where the flow enters these channels, where the pressure is reduced to zero, and due to this, the pressure drop from the nozzle and behind the nozzle is ensured. When performing rims with a width equal to the width of the blades, and placing the end walls along the width of the rims, i.e. by blocking the flow channel with the surface of the blade, it is possible to lower the flow velocity to zero and to any given peripheral speed of the blade, which can be taken regardless of the absolute speed of flow and, conversely, the absolute flow rate can be taken regardless of the peripheral flow speed, which ensures conditions for conversion into useful all the energy of the flow from the entire available heat drop in one stage of the turbine.

Повышение степени использования энергии в одной ступени в свою очередь существенно упрощает конструкцию турбины за счет исключения многоступенчатости и повышает надежность турбины в целом. Increasing the degree of energy use in one stage, in turn, greatly simplifies the design of the turbine by eliminating multistage and increases the reliability of the turbine as a whole.

Claims (1)

СТУПЕНЬ ТЕПЛОТУРБИНЫ, содержащая размещенные в корпусе входные сопла, установленные на одной из его торцевых стенок, выхлопную полость, примыкающую к второй торцевой стенке корпуса, и ротор, выполненный в виде размещенного на валу диска с рабочими лопатками, установленными между корневым и периферийным ободами, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности путем интенсификации энергии потока, выхлопная полость выполнена кольцевой, а вторая торцевая стенка корпуса, к которой примыкает эта полость, в виде диска с выходными окнами, сообщающими межлопаточные каналы с выхлопной полостью, и с перемычками между окнами, размещенными против сопл. STEP OF THE HEAT TURBINE, comprising inlet nozzles located in the housing mounted on one of its end walls, an exhaust cavity adjacent to the second housing end wall, and a rotor made in the form of a disk with working blades mounted between the root and peripheral rims, characterized in the fact that, in order to increase efficiency by intensifying the flow energy, the exhaust cavity is made circular, and the second end wall of the housing, to which this cavity is adjacent, is in the form of a disk with exit windows, communicating interscapular channels with an exhaust cavity, and with jumpers between windows placed against the nozzles.

Images