Ступень-сепаратор

 

Использование: в турбостроении, преимущественно во влажнопаровых турбинах. Изобретение позволяет повысить сепарирующую способность ступени. Сущность изобретения: ступень с двухъярусными рабочими лопатками снабжена установленным в корпусе подшипником, на котором закреплены лопатки верхнего яруса, расположенные над лопатками нижнего яруса с возможностью вращения относительно последнего. Лопатки нижнего яруса работают как обычные турбинные лопатки, а лопатки верхнего яруса вращаются с небольшой скоростью, капли влаги на них не дробятся и образуют устойчивую пленку которая отбрасывается центробежными силами к периферии и через канал в бандаже поступает во влагоулавливающую камеру . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н) э F 01 0 25/32 4

4ъ (Л

О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4825303/06 (22) 14.05.90 (46) 07.07.92. Бюл, М 25 (71) Ленинградский кораблестроительный институт (72) А.М.Топунов, ЮМ.Погодин, А.С.Петров, А,М,Кузьмицкий и M,Á.×óäàêîâ (53) 621. 165-226 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1657673, кл. F 01 0 25/32, 1989. (54) СТУПЕНЬ-СЕПАРАТОР (57) Использование: в турбостроении, преимущественно во влажнопаровых турбинах.

Изобретение позволяет повысить сепариру- . ющую способность ступени. Сущность изоИзобретение относится к турбиностроению и может быть использовано во влажнопаровых турбинах.

Известна ступень-сепаратор, содержащая сопловой и рабочий аппараты с сопловыми и рабочими криволинейными профилирова н н ы ми ло патк а ми, последние из которых имеют точки перегиба в поперечном сечении. Данная конструкция ступени-сепаратора имеет рабочие лопатки с большой смачивающей поверхностью и обеспечивающие многократный .поворот потока пара в межлопаточных каналах, что определяет ее повышенную сепарирующую способность. Рабочие лопатки здесь установлены на роторе тур. бины и вращаются с большой окружной скоростью. Зто определяет большую силу взаимодействия капель влаги с поверхностью рабочих лопаток. При сильном ударе капли влаги будут дробиться и уно„„Я „„1745985 А1 бретения: ступень с двухъярусными рабочими лопатками снабжена установленным в корпусе подшипником, на котором закреплены лопатки верхнего яруса, расположенные над лопатками нижнего яруса с возможностью вращения относительно последйего. Лопатки нижнего яруса работают как обычные турбинные лопатки, а лопатки верхнего яруса вращаются с небольшой скоростью, капли влаги на них не дробятся и образуют устойчивую пленку, которая отбрасывается центробежными силами к периферии и через канал в бандаже поступает во влагоулавливающую камеру. 3 ил. ситься потоком пара иэ межлопаточных каналов рабочих лопаток.

Данные .обстоятельства ограничивают эффективность такой конструкции ступенисепаратора.

Известна также ступень-сепаратор, содержащая сопловой и рабочий аппараты с лопатками, которые у последнего выполнены из криволинейных пластин, имеющих в поперечном. сечении по меньшей мере две точки перегиба. Рабочий аппарат в данной ступени-сепараторе выполнен свободновращающимся с размещением его подшипников на роторе турбины.

Конструкция такой ступени-сепаратора из;за небольшой скорости вращения рабочих лопаток обладает большой эффективностью осаждения крупнодисперсной влаги на поверхность рабочих лопаток.

Однако вследствие различия углов натекания паровой и жидкой фаз в относитель1745985 ки,При этом капли попадают на вогнутую

10 поверхность волнообразного профиля лопаток верхнего яруса. Соответственно созда20

ЗО ном движении нэ лопатки рабочего аппарата крупкодисперсная влага входит в рабочий аппарат со значительными углами атаки. Соответственно крупнодисперская влага ударяется о выпуклую поверхность 5 входной части рабочих лопаток, дробится на более мелкие капли и уносится потоком пара из межлопзточных каналов, не успевая осесть на поверхность лопаток и быть отсепарированной, Кроме того, размещение подшипников рабочего аппарата на роторе турбины ограничивает уменьшение окружной скорости рабочих лопаток ступени-сепаратора, Указанные причины ограничивают эффективность сепарирую- 1 щей способности. такой ступени-сепаратора.

Известна ступень-сепаратор, содержащая сопловой и рабочий аппараты с сопловыми и рабочими лопатками. Рабочие лопатки установлены на роторе и выполнены с переходом от.турбинного профиля в нижних сечениях-к волнообразному профилю на периферии проточной части. Вогнутая поверхность входного участка волнообразного профиля ориентирована по направлению вращения ротора. В известной конструкции ступени-сепаратора крупнодисперсная влага, которая.концентрируется у периферии проточной части, попадает на вогнутую поверхкасть входного участка волнообразного профиля рабочей лопатки. Это способствует осаждению влаги на поверхность лопатки и ее сепарации. 3

Однако иэ-эа высокой скорости вращения рабочих лопаток сила удара капель о поверхность лопаток будет большой, что приведет к их дроблению и уносу потоком пара из межлопэточных каналов. Данное 4 обстоятельство определяет недостаточно высокую эффективность сепарации влаги в известной ступени-сепараторе.

Цель изобретения — повышение сепари-. рующей способности ступени-сепаратора. 4

Указанная цель достигается тем, что в ступени-сепараторе, содержащей размещенные в корпусе сопловые лопатки и двухъярусные рабочие лопатки, нижний ярус которых установлен на роторе и имеет 5 турбинный профиль лопаток, вогнутая поверхность которых ориентирована против направления вращения ротора, а лопатки верхнего яруса имеют бандаж и волнообразный профиль, вогнутая поверхность 5 входного участка которого ориентирована по направлению вращения ротора, ступень снабжена установленным в корпусе подшипником, на котором закреплены лопатки верхнего яруса, расположенные над лопатками нижнего яруса с воэможностью вращения относительно последнего.

Применение предлагаемой конструкции ступени-сепаратора обеспечивает вращение рабочих лопаток верхнего яруса с малыми окружными скоростями (U=20-30 м/с), за счет чего значительна уменьшается сила удара капель о поверхность лопатются благоприятные условия для оседания капель на поверхность рабочих лопаток верхнего яруса без их дробления. Осевшие капли влаги под действием центробежных сил двигаются к периферии и отводятся через влагоотводящие каналы в бандаже во. влагоулавливающие камеры, расположенные в корпусе турбины. Отмеченные обстоятельства обеспечивают повышение сепарирующей способности ступени-сепаратора и за счет этого повышается экономичность работы влажнопаровой турбины

На фиг, 1 изображена ступень-сепаратор, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1 и треугольники скоростей для пара на входе в рабочие лопатки нижнего яруса; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1 и треугольники скоростей для пара и влаги на входе в рабочие лопатки верхнего яруса.

Ступень-сепаратор содержит размещенные в корпусе 1 сопловые лопатки 2, двухъярусные рабочие лопатки с лопатками

3 нижнего яруса и лопатками 4 верхнего яруса. Лопатки 3 нижнего яруса установлены на роторе 5 и имеют турбинный профиль

6, вогнутая поверхность 7 которага ориентирована против направления вращения ротора. Лопатки 4 верхнего яруса имеют бандаж

8 и волнообразный профиль 9, вогнутая поверхность 10. входного участка которого ориентирована по направлению вращения ротора. Ступень-сепаратор снабжена установленным в корпусе 1 подшипником 11, на котором закреплены лопатки 4 верхнего яруса, расположенные над лопатками 3 нижнего яруса и имеющие возможность вращения относительно лопаток 3 нижнего яруса. В бандаже 8 лопаток 4 верхнего яруса выполнен влагоотводящий канал 12. В корпусе1 сделаны влзгоулавливзющие камеры

13 и 14.

Ступень-сепаратор работает. следующим образом.

Рабочий пзр выходит из сопловых лопаток 2, входит в двухъярусные рабочие лопатки с лопатками 3 нижнего яруса и лопатками

4 верхнего яруса. Лопатки 3 нижнего яруса, где проходит пар с малым содержанием влаги, работают как обычные турбинные лопат1745985 ки. На периферии, в зоне максимальной концентрации влаги в паре, профиль 9 лопаток 4 верхнего яруса имеет повышенную сепарирующую способность, что объясняется следующими причинами: за счет волнообразного профиля 9 увеличивается активная смачивающая поверхность лопаток 4 верхнего яруса, капли влаги, двигаясь в относительном движении со скоростью

w>g, попадают на вогнутую поверхность 10 входного участка профиля 9 по касательной к данной поверхности, крепление лопаток 4 верхнего яруса на подшипнике 11 обеспечиI вает их вращение с небольшой окружной скоростью, за.счет чего капли влаги попадая на поверхность профиля 9, не дробятся, а оседают, образуя пленку. Ориентация вогнутой поверхности 10 входного участка профиля 9 лопаток 4 верхнего яруса 4 по направлению вращения ротора создает условия для входа влаги на поверхность 10 в направлении, близком к касательной к этой поверхности, что также способствует образованию.устойчивой пленки влаги. Осевшая влага отбрасывается центробежными силами к периферйи и через влагоотводящий канал 12 с бандажа 8 попадает so влагоулавливающие камеры 13 и 14.

Формула изобретения

Ступень-сепаратор, содержащая размещенные в корпусе сопловые лопатки и двухъярусные рабочие лопатки. нижний

I0 ярус которых установлен на роторе и имеет турбинный профиль лопаток, вогнутая поверхность которых ориентирована против направления вращения ротора, а лопатки верхнего яруса имеют бандаж и волнооб-.

15 разный профиль, вогнутая поверхность входного участка которого ориентирована по направлению вращения ротора, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения сепарирующей способности, ступень снабжена

20 установленным в корпусе подшипником, на котором закреплены лопатки верхнего яруса, расположенные над лопаткзми нижнего яруса с воэможностью вращения относительно последнего, 25

1745985

A-4

Составитель А. Петров

Техред M. Моргентал Корректор А. Осауленко

Редактор Н. Тупица

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 23 76 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5