Турбинная лопатка

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

1 (21) 4926761/06

{22) 08.04.91 (46) 30.1093 Бюл. Иа 39-40 (71) Московский энергетический институт (72) Дейч M.E; Делер Штефан(ОЕ); Коршунов БА

{?3) Дейч Михаил Ефимович; Коршунов Борис

Алексеевич (54} ТУРБИННАЯ ЛОПАТКА (В) RU (11) 2002068 С1 (51) 5 F01 D5 И (5?) Использование: в области энергетического ма— шиностроения и касается конструкций турбин.

Сущность изобретения: с целью снижения потерь в турбинной лопатке, имеющей вогнутую поверхность давления с волнообразным выступом, выпуклая поверхность разрежения выполнена с локальной вогнутостью, начинающейся от входной кромки. 1 ил.

2002068

35

50

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в конструкциях турбин.

Известна турбинная лопатка, имеющая входную и выходную кромки, выпуклую поверхность разрежения и вогнутую поверхность давления.

Профильные потери энергии в решетках известных лопаток небольшие, так как сужение.межлопаточного канала, образованного этими лопатками, оптимально сочетается с его поворотом.

Недостатком данных лопаток являются большие концевые потери из-за вторичных перетеканий на торцевой поверхности межлопаточных каналов от поверхности давления к поверхности разрежения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является турбинная лопатка, имеющая входную и выходную кромки, -выпуклую поверхность разрежения и вогнутую поверхность давления с локальным волнообразным выступом.

Недостатком данных лопаток являются повышенные концевые потери из-за вторичных перетеканий по торцовой поверхности межлопаточных каналов, так как. несмотря на то, что давление при обтекании локальной выпуклости на поверхности давления уменьшено, перепад давлений между поверхностями межлопаточного канала остается большим.

Целью изобретения является снижение потерь энергии.

Поставленная цель достигается тем, что в турбинной лопатке, имеющей входную и выходную кромки, выпуклую поверхность разрежения и вогнутую поверхность давления с локальным волнообразным выступом, поверхность разрежения выполнена с локальной вогнутостью, начинающейся от входной кромки.

В решетке с предлагаемыми лопатками уменьшены вторичные перетекания и соответственно концевые потери, так как перепад давлений между поверхностями межлопаточного канала уменьшен из-за повышения давления у поверхности разрежения при обтекании локальной вогнутости.

Перед предлагаемой лопаткой уменьшена также интенсивность подковообразного входного вихря, влияющего на интенсивность основного канального вихря и, следовательно, на концевые потери.

Предлагаемая лопатка имеет небольшие профильные потери, так как точка минимума давления на поверхноСти разрежения, после которой начинается диффузорный участок течения, у предлагаемой лопатки лежит ближе к выходным кромкам. чем у известных, то есть участок, на котором происходит интенсивный рост потерь, сокращен.

Сказанное подтверждено экспериментальными исследованиями, Таким образом, суммарные потери энергии в решетке с предлагаемыми лопатками будут меньше, чем в прототипе.

Конструкций лопаток, имеющих отличительные признаки предлагаемой лопатки, авторами выявлено не было, следовательно, предложенное решение отвечает критерию

"существенные отличия", Нэ чертеже показана предлагаемая лопатка (поперечное сечение).

Турбинная лопатка имеет входную 1 и выходную 2 кромки, выпуклую поверхность разрежения 3 и вогнутую поверхность давления 4 с локальным выступом 5. Поверхность разрежения 3 выполнена с локальной вогнутостью 6, начинающейся от входной кромки 1. Лри этом входная часть 7 лопатки выполнена расширяющейся от входной кромки 1.

Поверхность давления 4 предлагаемой лопатки выполняется с двукратным изменением знака кривизны, Контур стороны давления имеет волнообразный вид: входная часть профиля очерчена кривой аб, имеющей обычную вогнутость, в точке б знак кривизнь1 изменяется и следует выпуклый участок бв, в точке в кривизна вторично меняет знак и до точки r контур профиля очерчен кривой, имеющей обычно принятую вогнутость.

Поверхность разрежения 3 выполняется с изменением знака кривизны в точке е.

От входной кромки 1 до точки е следует вогнутый участок де, зэ точкой е следует выпуклый участок еж.

Все участки лопатки, включая входные и выходные кромки, плавно сопряжены между собой.

Лри работе турбомашины рабочее тело поступает в решетку лопаток, в которой происходит преобразование энергии. Этот процесс сопровождается, как любой реальный процесс, потерей энергии. В решетке с предлагаемыми лопатками уменьшены вторичные перетекания, так как перепаддавлений между поверхностями давления и разрежения уменьшен из-за повышения давления у поверхности разрежения 3 при обтекании локальной вогнутости 6 (участок де) и понижения давления у поверхности давления 4 при обтекании локального выступа 5 (участок бв). Так как предлагаемый и рафиль имеет утоненную входную часть, то входной подковообразный вихрь имеет меньшие размеры и интенсивность, чем перед известными лопатками. Все это обеспе2002068

Формула изобретения

Составитель M.Äåé÷

Техред М. Моргентал

Редактор Н.Цалихина

КоРРектоР О.Кравцова

Эаказ 3162

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 чивает меньшие концевые потери в решетке, состоящей из предлагаемых лопаток, чем в решетках. состоящих из известных лопаток,.

Характерной особенностью решетки предлагаемых лопаток является увеличенная конфузорность выходного участка межлопаточных каналов, в котором происходит основной поворот потока, что приводит к уменьшению как концевых, так и профильных потерь. Предлагаемая лопатка имеет небольшой уровень профильных потерь. так как точка минимума давления на поверхности разрежения, после которой начинается диффузорный участок течения, у предлагаемой лопатки лежит ближе к выходным кромкам; чем у известных, то.есть участок, на

ТУРБИННАЯ ЛОПАТКА, имеющая входную и выходную кромки, выпуклую поверхность разрежения и вогнутую поверхность давления с локальным котором происходит интенсивный рост потерь, сокращен.

Суммарные потери в решетке с предлагаемыми лопатками по указанным причи5 нам будут меньше, чем в решетках с известными лопатками и лопатками, взятыми за прототип. Преимущество предлагаемых лопаток над известными было подтверждено экспериментально, 10 Таким образом. по сравнению с прототипом предлагаемое решение обеспечивает снижение потерь энергии. (56) Дейч M,Е., Филиппов Г.А. и Лазарев Л,Я.

15 Атлас профилей решеток осевых турбин, М.:

Машиностроение, 1965, с.47.

Авторское свидетельство СССР

N 411214. кл. F 01 О 5/14. 1968. волнообразным выступом, отличающаяся тем, что, с целью снижения потерь, поверхность разрежения выполнена с локальной вогнутостью. начинающейся от входной кромки.