Рабочая лопатка турбины

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 01 0 5/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4818542/06 (22) 02.02.90 (46) 07.04.92. Бюл. М 13 (71) Производственное объединение "Кировский завод" (72) 3. Г. Бочарова и К. И. Мажара (53) 621.165(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 434175, кл. F 01 D 5/04, 1971. (54) РАБОЧАЯ ЛОПАТКА ТУРБИНЫ (57) Использование: турбостроение, преимущественно для двухпоточных осевых турбин. Сущность изобретения: плоскость

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано, преимущественно, для двухпоточных осевых турбин.

Известна комбинированная рабочая лопатка для радиальных ступеней двухпоточных турбин с хвостовой частью, выполненной с двумя или более лопатками, расположенными на боковых поверхностях хвостовой части симметрично относительно средней плоскости диска лопатки.

Недостатком данной лопатки является сложность конструкции.

Известна комбинированная рабочая лопатка с хвостовой частью, выполненной клиновидной в продольном сечении с вершиной между входной и выходной кромками лопаток первого венца, а периферийный участок хвостовой части закреплен на спинках лопаток.

Недостатком известной лопатки я вляется невысокая нагрузочная способность.

Цель изобретения — повышение надежности работы и нагрузочной способности.

„„5UÄÄ 1724899 А1 хвостовой части рабочей лопатки со стороны вогнутой поверхности профиля в плоскости ее вращения от радиального направления выполняют под углом, определяемым из соотношения а = 2 л/Zp+ arcsin —, где Zp— . е

R число рабочих лопаток; R — радиус окружности, проведенный из центра вращения лопатки, на которой располагаются выходные кромки; 1 — зксцентриситет смещения от радиального направления плоскостей хвостовой части со стороны выпуклой и вогнутой поверхностей. 2 ил.

Указанная цель достигается тем, что в известной рабочей лопатке турбины, содержащей рабочую часть с входной и выходной кромками и вогнутой и выпуклой сторонами рабочих поверхностей профиля и хвостовую часть, выполненную клиновидной в продольном сечении с вершиной, размещенной между входной и выходной кромками лопатки, плоскость хвостовой части со стороны вогнутой рабочей части лопатки выполнена наклоненной в плоскости ее вращения от радиального (вертикального) направления под углом а, задаваемым соотношением а = + arcsin — < 0,18 рад, 2л . е

Zp R где л =3,14;

Zð — число рабочих лопаток;

R — радиус окружности, проведенной из центра вращения 0 лопатки, на которой располагается выходными кромками рабочая часть лопатки;

1724899

1 Г

35

50

55 е — эксцентриситет смещения от радиального направления плоскостей хвостовой части сторон вогнутости и выпуклости рабочей части лопатки, величина которого выбирается из условия достижения минимальной величины суммы моментов сил, возникающих при вращении в каждой части рабочей лопатки, расположенных выше опорной площадки хвостовой части.

Предлагаемый диапазон углов наклона плоскости хвостовой части стороны вогнутости турбинной рабочей лопатки в плоскости ее вращения определяется из следующих соображений. Так как для применяемых в настоящее время конструкций вращающихся лопаток не удается совместить центр масс ее рабочей части на одной радиальной линии, то вызываемое этим несовпадением изгибающее, наряду с растягивающим, действие центробежной силы передается на опорную площадку хвостового крепления лопатки, Величина этого изгибающего момента зависит от частоты вращения лопатки и повышение тем больше, чем больше масса лопатки и расстояния центра массы рабочей части от радиальной линии, проходящей через середину опорной площадки хвостовика лопатки.

Для уменьшения изгибающего действия на опорную площадку хвостовика в конструкции лопатки вводится эксцентриситет положения хвостовика, определяемый углом отклонения плоскости хвостовика стороны выпуклости лопатки, благодаря которому положение опорной площадки совмещается на радиальной линии с центром .массы лопатки и величина суммарного момента элементов лопатки, воспринимаемого наиболее нагруженным снижением хвостовика, может быть снижена до нуля, На фиг. 1 схематически показана рабочая лопатка, поперечное сечение; на фиг. 2 — то же, продольное сечение, для двухпоточной турбины, Рабочая лопатка содержит рабочую часть 1, разделитель 2 потоков и хвостовик

3. Рабочая часть 1 состоит из левого 4 и правого 5 протоков, выполненных с профилем 6 поперечного сечения, образованного выпуклой 7 и вогнутой 8 поверхностями, сопряженными с входной 9 и выходной 10 кромками, Разделитель 2 потоков в продольном сечении выполнен клиновидным по коническим поверхностям 11 и 12 с вершиной клина на линии входной кромки 13 на середине длины — лопатки, а в плоскости вращения (2 ограничен выпуклой поверхностью 14, эквидистантной вогнутой поверхности 8, конические поверхности 11 и 12 переходят в плоскости 15 и 16, являющиеся касательными к окружностям радиуса выходных кромок10 и

17. Соединяется разделитель 2 потоков с рабочей частью 1 со стороны выпуклой поверхности 7 профиля лопатки. Хвостовая часть 3 лопатки в нижней части имеет Т-образный профиль хвостовика, ее верхняя часть ограничена коническими поверхностями 18 и 19, а в плоскости вращения ограничена плоскостями 15 и 16 до пересечения их с нижней торцовой плоскостью 20. Хвостовая часть 3 на дуге 21 имеет опорные площадки 22 и 23.

Шип 24 лопатки выполнен на продолжении рабочей части 1 со стороны вогнутой поверхности 8 профиля лопатки. Сопряжение выходных кромок 10 и конических поверхностей 18 и 19 хвостовой части лопатки выполнено по радиусу 25, Для обеспечения повышенной нагрузочной способности крепления рабочей лопатки в роторе плоскость 16 хвостовой части выполнена в отличие от аналога не радиально по линии 26, проходящей через центр вращения лопатки и середину дуги окружности 27 радиуса R 28, а с отклонением от радиальной линии 26 на величину эксцентриситета е, описывающего окружность 29, что создает наклон плоскости 16 хвостовой части со стороны вогнутости рабочей часть лопатки в плоскости ее вращения под углом а, Величина угла а выбирается по формуле а = + arcsin — 4 0,18 рад.

2 . е

При работе лопатки, совершающей вращательное движение вокруг центра О, в ее частях возникают центробежные силы, направленные радиально из центра вращения

О и проходящие через центр масс каждой из частей лопатки. Эти центробежные силы через хвостовые части 3 лопатки передаются на ее опорные площадки 22 и 23. Как показано на фиг. 1, направление центробежной силы каждой из частей 1, 2, 3 и 24 лопатки не совпадает с условной плоскостью лопатки, проходящей через середину опорной площадки 21 и центр ее вращения О.

Поэтому на хвостовую часть 3 лопатки, наряду с растягивающим действием, вызываемым суммарной массой частей лопатки, будут действовать изгибающие моменты, создаваемые центробежными силами тех частей 1, 2, 3 и 24 лопатки, центр масс которых не находится на упомянутой условной плоскости лопатки, При наклоненной под углом а плоскости 16 достигается совмещение положения центра суммарной массы частей лопатки, расположенных выше

1724899

Формула изобретения

Рабочая лопатка турбины, содержащая рабочую часть с вогнутой и выпуклой поверхностями профиля, сопряженными с входной и выходной кромками, и клиновидную в профильном сечении хвостовую часть с вершиной между входной и выходной кромка20

24

1Ф

f2

Л

PVc".2

Составитель З,Бочарова

Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Редактор Н.Тупица

Заказ 1161 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 опорной площадки 21, с условной плоскостью лопатки, проходящей через центр вращения лопатки и середину опорной площадки 21.

Рабочая лопатка с наклоненной хвостовой частью позволяет повысить частоту вращения на < 60Д, достигнуть экономии металла < 12 g„существенно снизить напряженность хвостовой части лопатки и, тем самым, повысить надежность лопатки. ми, отличающаяся тем,,что, с целью повышения надежности и нагрузочной способности, плоскость хвостовой части со стороны вогнутой поверхности профиля в

5 плоскости ее вращения от радиального направления выполнена под углом, определяемым из соотношения

2 е а = + arcsln —, Zp R

10 где Zð — число рабочих лопаток;

R — радиус окружности, проведенный из центра вращения лопатки, на которой располагаются выходные кромки; е — эксцентриситет смещения от ради15 ального направления плоскостей хвостовой части со стороны выпуклой и вогнутой поверхностей,