RU2790744C1 - Knot of locking connection of the blade apparatus with the turbine rotor - Google Patents

Abstract

FIELD: turbine construction.

SUBSTANCE: invention can be used to fix the blade apparatus in the turbine rotor. The use of the invention is most preferable in drum-type steam turbine rotors. The lock joint assembly of the blade apparatus with the turbine rotor 1 includes working 2 and locking 3 blades installed with their shanks 4 in the circumferential groove 5 of the rotor 1. The locking 3 blade is fixed with a clamping 7 and fixing inserts located in the transverse locking well 10, which has a profile cut-out in the root section of such a shape that it is possible to move the clamping 7 insert only along the transverse locking well 10. The locking 3 blade is additionally fixed with at least two, right 8 and left 9, fixing inserts, a wedge 11, a forcing screw 12, located in the transverse locking well 10, in the bottom of which a rectangular recess 13 is made to allow the wedge 11 falling in. Clamping 7 and fixing right 8 and left 9 inserts have such a form of hooks, which excludes the exit of the clamping 7 insert in the radial direction and, as a result, the exit of the locking 3 blade in the radial direction.

EFFECT: creation of the claimed device, which makes it possible to eliminate additional drilling in the rotor, provide a more reliable lock joint and make working and locking blades of the same design.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано для фиксации лопаточного аппарата в роторе турбины. Использование изобретения наиболее предпочтительно в роторах паровых турбин барабанного типа.The invention relates to the field of turbine construction and can be used to fix the blade apparatus in the turbine rotor. The use of the invention is most preferably in drum-type steam turbine rotors.

Известен узел соединения рабочих и замковых лопаток, имеющих одинаковый тип хвостового соединения, которые установлены в окружной паз ротора. Замковые лопатки крепятся с помощью прижимного и фиксирующего вкладышей, устанавливаемых в поперечном пазе ротора. При облопачивании ступени первыми заводятся в поперечные пазы прижимные вкладыши, которые имеют форму трапеции в поперечном сечении, а задняя их стенка, прилегающая в дальнейшем к фиксирующему вкладышу, выполняется клиновой. Для возможности заводки ширина прижимного вкладыша не должна превышать ширины окружного паза. Далее через окружной паз производится заводка рабочих и замковых лопаток. После установки замковых лопаток прижимные вкладыши смещаются к хвостовикам замковых лопаток, устанавливаются фиксирующие вкладыши, имеющие в поперечном сечении прямоугольную форму и переднюю стенку, прилегающую к прижимному вкладышу, клиновой формы. Фиксирующие вкладыши стопорятся с ротором путем установки шпилек (Патент №2153078 «Узел соединения лопаток с ротором турбомашины», опубл. 20.07.2000). Недостатками такого соединения являются:Known node connection working and locking blades having the same type of tail connection, which are installed in the circumferential groove of the rotor. The locking blades are fastened with the help of clamping and fixing inserts installed in the transverse groove of the rotor. When blading the step, the clamping inserts are first inserted into the transverse grooves, which have the shape of a trapezoid in cross section, and their back wall, which later adjoins the fixing insert, is made wedge. To enable winding, the width of the clamping insert must not exceed the width of the circumferential groove. Further, through the circumferential groove, the working and locking blades are wound. After installation of the locking blades, the clamping inserts are displaced to the shanks of the locking blades, fixing inserts are installed, having a rectangular cross-section and a wedge-shaped front wall adjacent to the clamping insert. The fixing bushings are locked with the rotor by installing pins (Patent No. 2153078 "Assembly for connecting the blades to the rotor of a turbomachine", publ. 20.07.2000). The disadvantages of such a connection are:

- наличие дополнительных отверстий в роторе для установки шпилек, которые стопорят фиксирующие вкладыши. При переоблопачивании потребуется увеличение диаметров отверстий под шпильки;- the presence of additional holes in the rotor for the installation of studs that lock the fixing inserts. When re-blading, it will be necessary to increase the diameters of the holes for the studs;

- сложность разборки замкового соединения, которая, вероятно, повлечет за собой замену фиксирующих вкладышей.- the difficulty of disassembling the interlock, which is likely to entail the replacement of the locking inserts.

Известно также устройство замкового соединения, которое имеет конструкцию, аналогичную вышеуказанному замковому соединению. Главной его отличительной особенностью является выполнение прижимного вкладыша и самого поперечного паза Т-образной формы. Также на торце прижимного вкладыша выполняется радиальный выступ для ограничения перемещения рабочих лопаток в окружном направлении, а на полке хвостовика замковой лопатки выполняется ответный вырез под него. Крепление фиксирующего вкладыша осуществляется двумя винтами (Патент №2296227 «Узел соединения лопаток с ротором турбомашины (варианты), опубл. 27.03.2007). Основные недостатки этого соединения:It is also known device interlock, which has a design similar to the above interlock. Its main distinguishing feature is the execution of the clamping insert and the most transverse T-shaped groove. Also, a radial protrusion is made at the end of the clamping insert to limit the movement of the working blades in the circumferential direction, and a reciprocal cutout is made for it on the shelf of the locking blade shank. The fixing insert is fastened with two screws (Patent No. 2296227 “Assembly for connecting the blades to the turbomachine rotor (options), publ. 27.03.2007). The main disadvantages of this connection:

- рабочие и замковые лопатки имеют неунифицированную конструкцию, т.к. на замковой лопатке требуется выполнение подрезки из-за наличия на прижимном вкладыше радиального выступа;- working and locking blades have a non-standardized design, because trimming is required on the locking blade due to the presence of a radial protrusion on the clamping insert;

- наличие сверлений в роторе для возможности крепления фиксирующих вкладышей;- the presence of drillings in the rotor for the possibility of fixing the fixing inserts;

- сложность обеспечения соосности резьбовых отверстий в роторе и в фиксирующем вкладыше при замене старого фиксирующего вкладыша на новый;- the difficulty of ensuring the alignment of the threaded holes in the rotor and in the fixing insert when replacing the old fixing insert with a new one;

- наличие на прижимном вкладыше радиального выступа, который усложняет конструкцию прижимного вкладыша и не требуется, поскольку ограничение перемещения лопаток в окружном направлении можно получить путем создания достаточного тангенциального натяга на ступени, а также за счет действия сил трения.- the presence of a radial protrusion on the clamping insert, which complicates the design of the clamping insert and is not required, since the limitation of the movement of the blades in the circumferential direction can be obtained by creating a sufficient tangential interference on the steps, as well as due to the action of friction forces.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является исключение в роторе дополнительных сверлений для стопорения фиксирующих вкладышей, а также обеспечение простоты сборки/разборки замкового соединения и максимальной унификации лопаточного аппарата.The technical problem to be solved by the claimed invention is the exclusion of additional drillings in the rotor for locking the fixing inserts, as well as ensuring ease of assembly/disassembly of the interlock and maximum unification of the blade apparatus.

Техническим результатом заявленного изобретения является создание заявленного устройства, позволяющего исключить дополнительные сверления в роторе, обеспечить более надежное замковое соединение и сделать рабочие и замковые лопатки одинаковой конструкции.The technical result of the claimed invention is the creation of the claimed device, which makes it possible to eliminate additional drilling in the rotor, provide a more reliable locking connection and make working and locking blades of the same design.

Технический результат достигается заявленным узлом замкового соединения лопаточного аппарата с ротором 1 турбины, включающим в себя рабочие 2 и замковые 3 лопатки, установленные своими хвостовиками 4 в окружном пазу 5 ротора 1, в котором замковая 3 лопатка закреплена прижимным 7 и фиксирующим вкладышами, расположенными в поперечном замковом колодце 10, имеющим в корневом сечении профильный вырез такой формы, при которой возможно перемещение прижимного 7 вкладыша только вдоль поперечного замкового колодца 10, отличающимся тем, что замковая 3 лопатка дополнительно зафиксирована, по меньшей мере, двумя, правым 8 и левым 9, фиксирующими вкладышами, клином 11, отжимным винтом 12, расположенными в поперечном замковом колодце 10, в дне, которого выполнено прямоугольное углубление 13 для возможности западания клина 11, прижимной 7 и фиксирующие правые 8 и левые 9 вкладыши имеют такую форму зацепов, при которой исключается выход прижимного 7 вкладыша в радиальном направлении, и, как, следствие, выход замковой 3 лопатки в радиальном направлении.The technical result is achieved by the claimed node of the locking connection of the blade apparatus with the turbine rotor 1, which includes working 2 and locking 3 blades installed with their shanks 4 in the circumferential groove 5 of the rotor 1, in which the locking 3 blade is fixed with a clamping 7 and locking inserts located in the transverse lock well 10, having a profile cut in the root section of such a shape, in which it is possible to move the clamping liner 7 only along the transverse lock well 10, characterized in that the lock 3 blade is additionally fixed with at least two, right 8 and left 9, fixing inserts, a wedge 11, a forcing screw 12, located in the transverse locking well 10, in the bottom, which has a rectangular recess 13 for the possibility of the wedge 11 sinking, the clamping 7 and the fixing right 8 and left 9 inserts have such a form of hooks that excludes the exit of the clamping 7 bushings in the radial direction, and, as a result, exit lock 3 blades in the radial direction.

Исключение из конструкции прижимного вкладыша с радиальным выступом достигается путем обеспечения тангенциального натяга на ступень за счет достаточной полноты хвостовиков рабочих и замковых лопаток.The exclusion from the design of the clamping insert with a radial protrusion is achieved by providing a tangential interference on the step due to the sufficient fullness of the shanks of the working and locking blades.

Анализ уровня техники, осуществленный заявителем и включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не выявил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.The analysis of the prior art carried out by the applicant and including the search for patent and scientific and technical sources of information, as well as the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, did not reveal a technical solution characterized by features identical or equivalent to those proposed.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволил определить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков, по отношению к техническому результату и изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest technical solution in terms of the totality of features, made it possible to determine in the claimed device a set of essential distinguishing features, in relation to the technical result and set forth in the following claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности «новизна».Therefore, the claimed invention meets the criterion of patentability "novelty".

Для проверки предлагаемого технического решения на соответствие критерию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень» проведен дополнительный поиск по известной из уровня техники информации. Результаты поиска показали, что предлагаемое изобретение не вытекает из известного уровня техники явным образом для специалиста. Более того, как видно из описания, для достижения желаемого технического результата заявитель внес в узел замкового соединения лопаточного аппарата к ротору турбины принципиальные и неочевидные конструктивные изменения, а также снабдил его новыми элементами и связями.To check the proposed technical solution for compliance with the criterion of patentability of the invention "inventive step", an additional search was carried out according to the information known from the prior art. The results of the search showed that the present invention does not follow from the prior art in an obvious way for a specialist. Moreover, as can be seen from the description, in order to achieve the desired technical result, the applicant introduced fundamental and non-obvious design changes to the locking assembly of the blade apparatus to the turbine rotor, and also provided it with new elements and connections.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention meets the criterion of patentability "inventive step".

Сущность заявленного технического решения поясняется следующими фигурами, на которых изображено:The essence of the claimed technical solution is illustrated by the following figures, which show:

фиг. 1 - Вид сверху на замковое соединение и сечение А-А;fig. 1 - Top view of the interlock and section A-A;

фиг. 2 - сечения Б-Б, В-В, Г-Г (лопатки не показаны);fig. 2 - sections B-B, C-C, G-D (blades not shown);

фиг. 3 - на виде Д показан прижимной вкладыш, на виде Е показан левый фиксирующий вкладыш, на виде Ж показан правый фиксирующий вкладыш, на виде И изображен клин;fig. 3 - view D shows the clamping insert, view E shows the left fixing insert, view G shows the right fixing insert, view I shows the wedge;

фиг. 4 - последовательность сборки узла замкового соединения лопаточного аппарата с ротором турбины (этапы I - V);fig. 4 - the assembly sequence of the interlock assembly of the blade apparatus with the turbine rotor (stages I - V);

фиг. 5 - последовательность сборки узла замкового соединения лопаточного аппарата с ротором турбины (этапы VI - IX);fig. 5 - the assembly sequence of the interlock assembly of the blade apparatus with the turbine rotor (stages VI - IX);

На прилагаемых фигурах обозначены следующие позиции:The following positions are indicated on the accompanying figures:

1 - ротор;1 - rotor;

2 - рабочие лопатки;2 - working blades;

3 - замковая лопатка;3 - lock blade;

4 - хвостовик замковой лопатки;4 - shank of the lock blade;

5 - окружной паз ротора;5 - circular groove of the rotor;

6 - шейка паза ротора;6 - the neck of the groove of the rotor;

7 - прижимной вкладыш;7 - clamping insert;

8 - правый фиксирующий вкладыш;8 - right fixing insert;

9 - левый фиксирующий вкладыш;9 - left fixing insert;

10 - поперечный замковый колодец;10 - transverse castle well;

11 - клин;11 - wedge;

12 - отжимной винт;12 - forcing screw;

13 - прямоугольное углубление в поперечном замковом колодце.13 - a rectangular recess in the transverse castle well.

На фиг. 1-3 представлен заявленный узел замкового соединения лопаточного аппарата с ротором 1 турбины, который включает в себя рабочие 2 лопатки, установленные в окружном пазу 5 ротора 1, замковую 3 лопатку (предполагается две замковые лопатки на ступень, расположенные диаметрально противоположно), установленную одной частью хвостовика 4 в окружном пазу 5 ротора 1, а другой закрепленную прижимным 7 вкладышем, правый 8 и левый 9 фиксирующие вкладыши, клин 11, отжимной винт 12. Прижимной 7 и фиксирующие правый 8 и левый 9 вкладыши имеют форму зацепов по типу «ласточкин хвост». Точность выполнения зацепа по типу «ласточкин хвост» на прижимном 7 вкладыше и ответного паза в поперечном замковом колодце 10, а также пригонка прижимного 7 вкладыша по нижней торцевой поверхности позволяют исключить выход прижимного 7 вкладыша в радиальном направлении и, как следствие, выход замковой 3 лопатки в радиальном направлении. Прижимной 7 вкладыш может перемещаться только вдоль поперечного замкового колодца 10. Поверхности контакта прижимного 7 вкладыша с поверхностями правого 8 и левого 9 фиксирующих вкладышей и клина 11 выполняются прямыми (без клина). В поперечном замковом колодце 10 дополнительно выполнено прямоугольное углубление 13 для возможности западания клина 11.In FIG. 1-3 shows the claimed assembly of the locking connection of the blade apparatus with the turbine rotor 1, which includes 2 working blades installed in the circumferential groove 5 of the rotor 1, a locking blade 3 (two locking blades are assumed per stage, located diametrically opposite), installed in one part shank 4 in the circumferential groove 5 of the rotor 1, and the other fixed with a clamping 7 insert, right 8 and left 9 fixing inserts, wedge 11, forcing screw 12. Pressing 7 and fixing right 8 and left 9 inserts are in the form of dovetail hooks . The accuracy of the dovetail hook on the clamping 7 liner and the reciprocal groove in the transverse locking well 10, as well as the fitting of the clamping 7 liner along the lower end surface, make it possible to exclude the exit of the clamping 7 liner in the radial direction and, as a result, the exit of the locking 3 blades in the radial direction. Clamping 7 insert can only move along the transverse locking well 10. The contact surfaces of the pressing 7 insert with the surfaces of the right 8 and left 9 locking inserts and the wedge 11 are straight (without a wedge). In the transverse lock well 10, a rectangular recess 13 is additionally made to allow the wedge 11 to sink.

Заявленное устройство может быть осуществлено следующим образом.The claimed device can be implemented as follows.

На фиг. 4 и 5 показана последовательность сборки узла замкового соединения лопаточного аппарата с ротором турбины по этапам с I - IX. Первоначально через окружной паз 5 по ширине шейки 6 паза ротора 1 производят установку в поперечный замковый колодец 10 (предполагается два замковых колодца на ступень) прижимного 7 вкладыша (этап I). Установленный прижимной 7 вкладыш отжимают к торцевой стенке поперечного замкового колодца 10 (этап II). Далее происходит установка рабочих 2 лопаток по классической схеме для Т-образного паза (этап III). Последними в окружной паз 5 ротора устанавливают замковые 3 лопатки, имеющие конструкцию аналогичную рабочим лопаткам (этап IV). Отжатый до упора в торец поперечного замкового колодца 10 прижимной 7 вкладыш смещают к установленной замковой 3 лопатке. После смещения прижимного 7 вкладыша устанавливают клин 11 в прямоугольное углубление 13 поперечного замкового колодца 10 (этап V). Далее производят установку левого 9 фиксирующего вкладыша путем смещения клина 11 вправо (этап VI, фиг. 5). Правый 8 фиксирующий вкладыш устанавливают в высвободившееся пространство после отжатия клина 11 влево к левому 9 фиксирующему вкладышу (этап VII, фиг. 5). После установки фиксирующих вкладышей 8, 9 производят отжатие клина 11 вверх путем закручивания отжимного винта 12 (этап VIII, фиг. 5). На фиг. 5 (этап IX) представлен окончательный вид замкового соединения.In FIG. 4 and 5 show the assembly sequence of the interlock assembly of the blade apparatus with the turbine rotor in stages I - IX. Initially, through the circumferential groove 5 along the width of the neck 6 of the groove of the rotor 1, the clamping 7 insert is installed in the transverse lock well 10 (two lock wells per step) (stage I). The installed clamping liner 7 is pressed against the end wall of the transverse castle well 10 (stage II). Next, the installation of working 2 blades according to the classical scheme for the T-shaped groove (stage III). The last in the circumferential groove 5 of the rotor set lock 3 blades having a design similar to the working blades (stage IV). Pressed against the stop at the end of the transverse locking well 10, the clamping 7 insert is shifted to the installed locking 3 blade. After the displacement of the clamping 7 liner, the wedge 11 is installed in the rectangular recess 13 of the transverse lock well 10 (stage V). Next, the left 9 fixing insert is installed by moving the wedge 11 to the right (stage VI, Fig. 5). The right 8 fixing insert is installed in the freed space after pressing the wedge 11 to the left to the left 9 fixing insert (stage VII, Fig. 5). After installing the fixing inserts 8, 9, the wedge 11 is pressed upwards by tightening the forcing screw 12 (stage VIII, Fig. 5). In FIG. 5 (stage IX) shows the final view of the interlock.

Заявленное изобретение реализовано в турбине Т-185/220-12,8-NG Уральского турбинного завода.The claimed invention is implemented in the T-185/220-12.8-NG turbine of the Ural Turbine Plant.

Таким образом, вышеуказанные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:Thus, the above information testifies to the fulfillment of the following set of conditions when using the invention:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, используется в турбостроении, а именно в производстве узлов замкового соединения лопаточного аппарата к ротору турбины;- a tool that embodies the claimed invention in its implementation, is used in turbine construction, namely in the production of nodes for locking the blade apparatus to the turbine rotor;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- a tool that embodies the claimed invention in its implementation, capable of achieving the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».Therefore, the proposed technical solution meets the criterion of patentability "industrial applicability".

Claims (1)

Узел замкового соединения лопаточного аппарата с ротором 1 турбины, включающий в себя рабочие 2 и замковые 3 лопатки, установленные своими хвостовиками 4 в окружном пазу 5 ротора 1, в котором замковая 3 лопатка закреплена прижимным 7 и фиксирующим вкладышами, расположенными в поперечном замковом колодце 10, имеющим в корневом сечении профильный вырез такой формы, при которой возможно перемещение прижимного 7 вкладыша только вдоль поперечного замкового колодца 10, отличающийся тем, что замковая 3 лопатка дополнительно зафиксирована, по меньшей мере, двумя, правым 8 и левым 9, фиксирующими вкладышами, клином 11, отжимным винтом 12, расположенными в поперечном замковом колодце 10, в дне которого выполнено прямоугольное углубление 13 для возможности западания клина 11, прижимной 7 и фиксирующие правые 8 и левые 9 вкладыши имеют такую форму зацепов, при которой исключается выход прижимного 7 вкладыша в радиальном направлении и, как следствие, выход замковой 3 лопатки в радиальном направлении.The node of the locking connection of the blade apparatus with the turbine rotor 1, which includes working 2 and locking 3 blades, installed with their shanks 4 in the circumferential groove 5 of the rotor 1, in which the locking blade 3 is fixed by the clamping 7 and the locking inserts located in the transverse locking well 10, having a profile cut in the root section of such a shape that it is possible to move the clamping 7 insert only along the transverse locking well 10, characterized in that the locking blade 3 is additionally fixed with at least two, right 8 and left 9, locking inserts, wedge 11 , the forcing screw 12, located in the transverse locking well 10, in the bottom of which a rectangular recess 13 is made to allow the wedge 11 to sink, the clamping 7 and the fixing right 8 and left 9 inserts have such a form of hooks that excludes the exit of the pressing 7 insert in the radial direction and, as a result, the output of the lock 3 blades in the radial direction And.

Images