Осевая проточная турбина

 

Использование: в турбостроении. Сущность изобретения: у осевой проточной турбины с рядом независимо друг от друга переставляющихся направляющих лопаток 8 и рядом рабочих лопаток 5 направляющие лопатки могут поворачиваться с помощью установленного в корпусе 4 и проходящего сквозь обод 3 передвижного вала 9. Вершины рабочих лопаток создают уплотнение с боковым щитком 7. Чтобы подогнать контур канала к различной высоте лопаток 5, 8, при неизменной геометрии машины выполняются сменными только обод 3 и боковой щиток 7. 1 ил.

Изобретение касается осевой проточной турбины по меньшей мере с одним рядом независимо друг от друга переставляющихся направляющих лопаток и по меньшей мере одним рядом рабочих лопаток, причем направляющие лопатки могут переставляться с помощью установленного в корпусе и проходящего сквозь обод для крепления лопаток передвижного вала, а вершины рабочих лопаток создают уплотнение с боковым щитком.

Подобные турбины достаточно известны, например у газотурбинных нагнетателей. Наряду с перестановкой направляющих лопаток в нагнетателе возможна такая же перестановка на турбине в качестве регулирующего воздействия для улучшения ускорения и характеристики крутящих моментов. В качестве примера можно указать Европейскую патентную заявку N 253234, кл. F 01 D 17/16, 1988. Применение переставляемых направляющих лопаток турбины позволяет при том же расходе получить больший напор. Благодаря этому увеличивается мощность турбины, число ее оборотов и давление воздуха. Чтобы исключить заедание переставляющихся лопаток при горячем режиме эксплуатации, последние встраиваются, как правило, с соразмерным зазором. Когда они находятся в повернутом состоянии, поток в зазоре у вершины и основании лопаток воздействует особенно отрицательно на основной поток в канале. Так как не переставляющиеся лопатки помимо этого воздействуют также большие силы потока в осевом и окружном направлениях, лопатки следует закреплять как у вершины, так и у основания, чтобы разгрузить поворотный вал.

Известно, что при заданной величине турбомашины можно осуществить подготовку к инерционному потоку путем варьирования высоты лопаток.

В основе изобретения лежит возможность варьирования геометрии осевых поточных турбин названного выше типа как путем поворачивания направляющих лопаток, так и путем подгонки высоты лопаток.

Это достигается тем, что при обычно неизменной геометрии машины сменными наряду с комплектом лопаток выполняются только обод для крепления лопаток и боковой щиток, для того чтобы подогнать контур канала к различной высоте лопаток.

Такое решение имеет преимущество, заключающееся в том, что смена элементов не причиняет ущерба перестановочному механизму.

На фиг.1 схематически изображена газовая турбина, у которой ограничивающими проточный канал 1 стенками являются, с одной стороны, внутренняя ступица 2, а, с другой стороны, наружный обод 3 для крепления лопаток. Последний закреплен в корпусе 4 и в расположенном выше по течению подводящем корпусе 14. В зоне рабочих лопаток 5 канал 1 ограничен с внутренней стороны диском 6 рабочего колеса, а с наружной стороны боковым щитком 7.

Переставляющиеся направляющие лопатки 8 выполнены как одно целое с соответствующим передвижным валом 9, причем заплечик 15 соединяет вал 9 с пером лопатки. Вал 9 установлен во втулке 10, которая проходит сквозь корпус 4 и частично сквозь обод 3 для крепления лопаток. На своем выступающем из втулки 10 конце вал соединен с поворотным рычагом 11. Этот рычаг соединен пальцем 12 с регулирующим кольцом 13.

Собственно перестановка направляющих лопаток 8 происходит в решетке через рычажную передачу 9,11, 12, 13 с помощью средств управления, известных, например, из конструкции нагнетателя. Перестановка осуществляется преимущественно автоматически в функции рабочих параметров, таких как давление нагнетания, число оборотов и т.д.

Поворотный рычаг 11 выполнен в своей средней части 11а как плоская пружина. После монтажа эта плоская пружина предварительно натягивается и воздействует на передвижной вал 9 в направлении продольной оси. Последний перемещается при этом под действием втулки 10 радиально внутрь до тех пор, пока вершина направляющей лопатки не упрется в ступицу.

Машина сконструирована так, что для подгонки к различным инерционным потокам наряду с перестановкой направляющих лопаток во время эксплуатации можно варьировать высоту проточного канала. Для этого (на чертеже показано пунктиром) следует заменить обод 3 и боковой щиток 7. Перестановочный механизм 9, 11, 12, 13 при этом не затрагивается. Общая длина направляющих лопаток также остается неизменной. Неизменной у направляющих лопаток остается и осевая длина передвижного вала 9. К "новой" длине активного пера лопатки подгоняется лишь высота заплечика 15. Это мероприятие можно осуществить только при открытой машине.

Формула изобретения

Осевая проточная турбина, содержащая по меньшей мере один ряд независимо друг от друга переставляемых направляющих лопаток (8) и по крайней мере один ряд рабочих лопаток (5), причем направляющие лопатки могут переставляться с помощью установленного в корпусе (4) и проходящего сквозь обод (3) для крепления лопаток передвижного вала (9), причем вершины рабочих лопаток создают уплотнение с боковым щитком (7), отличающаяся тем, что при неизменной геометрии машины наряду с комплектом лопаток выполняются сменными только обод (3) для крепления лопаток и боковой щиток (7) для того, чтобы подогнать контур канала к различной высоте лопаток (5, 8).

РИСУНКИ

Рисунок 1