Паровая турбина
Паровая турбина содержит статорный узел и роторный узел. Статорный узел включает в себя сопла, направляющие поток пара. Роторный узел включает в себя лопатки, принимающие поток пара. Роторный узел содержит участок удержания, первый конец вала, расположенный на первом конце участка удержания; и второй конец вала, расположенный на втором конце участка удержания, противоположном первому концу участка удержания. Участок удержания имеет пакетированную роторную секцию, включающую в себя одну или более роторную пластину, каждая из которых выполнена из единой металлической заготовки. Лопатки соединены с роторной пластиной с образованием монолитного соединения. Роторный узел содержит также кованую роторную секцию, расположенную вблизи участка удержания и включающую в себя кованую роторную часть и роторные ступени, имеющие лопатки, включающие в себя выступы в форме ласточкина хвоста, располагаемые в пазах на наружной поверхности кованой роторной части. Достигается упрощение изготовления, так как устраняется необходимость в формировании и сборке отдельных ступеней лопаток и отдельных роторных пластин, поскольку кованая роторная секция располагается вблизи участка удержания. 4 з.п. ф-лы, 13 ил.
Настоящее изобретение относится к роторному узлу для реактивной паровой турбины и, в частности, к пакетированным роторным пластинам роторного узла реактивной паровой турбины.
Реактивные паровые турбины обычно включают в себя множество статорных ступеней и соответственно роторных ступеней. Каждая из статорных ступеней располагается вблизи соответствующих роторных ступеней для того, чтобы направлять поток пара в направлении роторных ступеней. Статорные ступени включают в себя ступени сопел, направляющие поток пара. Роторные ступени включают в себя лопатки, которые принимают на себя поток пара из ступеней сопел. Поток пара прилагает усилие к лопаткам роторных ступеней и вызывает вращение роторного узла, которое преобразуется, например, в полезную работу или электрическую энергию. Один вариант такой паровой турбины раскрыт в патенте США №4208165, который является наиболее близким аналогом заявленного изобретения.
Существующие ступени реактивных сопел с цельным покрытием включают в себя большое количество отдельных реактивных сопел, собранных в полученном механической обработкой внутреннем корпусе статора с использованием отдельных радиальных нагрузочных штырей. Такой способ изготовления приводит к увеличению длительности и стоимости отливки статорного узла. Аналогичным образом существующие ступени реактивных лопаток с цельным покрытием включают в себя большое количество отдельных реактивных лопаток, собранных на полученном механической обработкой роторном узле с использованием отдельных радиальных нагрузочных штырей. Такой способ изготовления приводит к увеличению длительности и стоимости отливки подвергнутого механической обработке роторного узла.
Согласно настоящему изобретению создана паровая турбина, содержащая статорный узел, включающий в себя сопла, направляющие поток пара, и роторный узел, включающий в себя лопатки, принимающие поток пара, причем роторный узел содержит участок удержания, имеющий пакетированную роторную секцию, включающую в себя одну или более роторную пластину, каждая из которых выполнена из единой металлической заготовки и содержит основную часть тела, имеющую форму пластины, наружное кольцо, имеющее кольцевую форму и расположенное концентрично вокруг основной части тела, и кольцевой лопаточный участок, расположенный между основной частью тела и наружным кольцом, причем кольцевой лопаточный участок включает в себя расположенные вблизи друг друга лопатки, которые проходят по радиусу наружу от основной части тела к наружному кольцу, при этом лопатки соединены с роторной пластиной с образованием монолитного соединения; кованую роторную секцию, расположенную вблизи участка удержания и включающую в себя кованую роторную часть, имеющую пазы, расположенные на ее наружной поверхности, и роторные ступени, имеющие лопатки, включающие в себя выступы в форме ласточкина хвоста, располагаемые в пазах; первый конец вала, расположенный на первом конце участка удержания; и второй конец вала, расположенный на втором конце участка удержания, противоположном первому концу участка удержания.
Каждая из роторных пластин может включать в себя выступ, расположенный на первой аксиальной торцевой поверхности каждой из роторных пластин, и углубленную часть, расположенную на второй аксиальной торцевой поверхности каждой из роторных пластин.
Предпочтительно, первая роторная пластина прикреплена ко второй роторной пластине путем введения выступа первой роторной пластины в углубленную часть второй роторной пластины.
Участок удержания может дополнительно содержать торцевые пластины, расположенные на противоположных концах участка удержания и находящиеся в функциональной связи с концами вала, и крепежные стержни, проходящие между торцевыми пластинами, для крепления роторных пластин, размещенных на участке удержания.
Преимущественно, паровая турбина дополнительно содержит секцию роторных колес, включающую в себя роторные колеса, каждое из которых соответствует роторной ступени и имеет лопатки, установленные на каждом роторном колесе посредством способа крепления узлом ласточкина хвоста.
Указанные и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны из нижеследующего описания, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые элементы. На чертежах:
фиг.1 - вид сбоку обычной реактивной паровой турбины;
фиг.2 - вид в перспективе роторной пластины согласно примеру варианта осуществления изобретения;
фиг.3 - вид в перспективе роторного узла согласно примеру варианта осуществления изобретения;
фиг.4 - вид в перспективе участка удержания роторного узла с фиг.3;
фиг.5 - схема, иллюстрирующая смешанный роторный узел согласно примеру варианта осуществления изобретения;
фиг.6 - схема, иллюстрирующая смешанный роторный узел согласно другому примеру варианта осуществления изобретения;
фиг.7 - вид сбоку статорной пластины согласно примеру варианта осуществления изобретения;
фиг.8 - вид в перспективе статорной пластины на фиг.7;
фиг.9 - схема статорного узла согласно примеру варианта осуществления изобретения;
фиг.10 - схема статорного узла согласно другому примеру варианта осуществления изобретения;
фиг.11 - схема статорного узла согласно еще одному примеру варианта осуществления изобретения;
фиг.12 - схема аксиального торцевого уплотнения согласно примеру варианта осуществления изобретения; и
фиг.13 - схема аксиального торцевого уплотнения согласно другому примеру варианта осуществления изобретения.
На фиг.1 показан вид в перспективе обычной реактивной паровой турбины. Обычная реактивная паровая турбина включает в себя обычный статор 10, имеющий статорные ступени 12 и обычный ротор 20, имеющий роторные ступени 22. Обычный ротор 20 расположен вблизи обычного статора 10, так что каждая из статорных ступеней 12 располагается вблизи соответствующей одной из роторных ступеней 22. Каждая из статорных ступеней 12 включает в себя множество отдельных аэродинамических поверхностей или сопел 14. Каждая из роторных ступеней 22 включает в себя множество отдельных аэродинамических поверхностей или лопаток 24. Сопла 14 статорных ступеней 12 расположены вблизи лопаток 24 соответствующей одной из роторных ступеней 22 для направления потока рабочей среды, например пара, к лопаткам 24. Лопатки 24 расположены по окружности на наружном крае каждой из роторных ступеней 22. Сопла 14 расположены по окружности по внутреннему краю каждой из статорных ступеней 12. Как лопатки 24, так и сопла 14 закреплены на обычных роторных и статорных ступенях 14 и 12 соответственно, например, с помощью узла ласточкина хвоста. При соединении ласточкиным хвостом выступ в форме ласточкина хвоста, помещенный в основании каждой из лопаток 24 и сопел 14, размещается соответственно в соответствующем пазу, расположенном на наружном крае каждой из роторных ступеней 22 и на внутреннем крае каждой из статорной ступеней 12. Такое средство крепления лопаток 24 и сопел 14 упоминается как способ крепления узлом ласточкина хвоста.
Кроме того, согласно фиг.1 обычный ротор 20 может содержать, например, кованый ротор, включающий в себя единый вал, имеющий пазы, расположенные по окружности вокруг наружной поверхности единого вала. В каждом пазу размещают лопатку, закрепленную посредством ласточкина хвоста. Как вариант, обычный ротор 20 может содержать, например, отдельные колеса, соответствующие одной из роторных ступеней 22, расположенные вблизи друг друга и объединенные вместе на валу 26 для образования обычного ротора 20.
На фиг.2 показан вид в перспективе роторной пластины 30 согласно примеру варианта осуществления изобретения. Роторная пластина 30 соответствует одной роторной ступени. Роторная пластина 30 может быть выполнена в форме диска. Роторная пластина 30 состоит из отдельной единичной металлической заготовки. Металлическую заготовку подвергают механической обработке для получения установочных элементов и аэродинамических поверхностей. Другими словами, в отличие от роторной ступени 22 обычного ротора 20 роторная пластина 30 не имеет соединений между основным телом 31 роторной пластины 30 и аэродинамическими поверхностями. Таким образом, роторная пластина 30 включает в себя монолитное соединение между аэродинамическими поверхностями и основным телом 31 роторной пластины 30. Установочные элементы включают в себя центральную проточку 32, установочные отверстия 34 и сборочный участок 36. В примере варианта осуществления изобретения роторные пластины 30 могут быть размещены вблизи друг друга, образуя роторный узел, который будет описан более подробно далее.
Аэродинамические поверхности включают в себя лопатки 38, расположенные по окружности вокруг части роторной пластины 30, соответствующей наружному краю роторной пластины 30. Лопатки 38 выточены из металлической заготовки, так что лопатки 38 отстоят от края роторной пластины 30 и находятся на равном расстоянии от осевого центра роторной пластины 30. Лопатки 38 повторно формируются вблизи друг друга, в своей полноте образуя кольцевой лопаточный участок 40, проходящий концентрично вокруг части роторной пластины 30, соответствующей наружному краю роторной пластины 30. Поскольку лопатки 38 выточены из металлической заготовки, каждая из лопаток 38 крепится к основному телу 31 роторной пластины 30 без использования соединительного механизма. Кроме того, после вытачивания из металлической заготовки лопаток 38 остается наружное кольцо 39 металлической заготовки. Наружное кольцо 39 описывает наружный край роторной пластины 30. Таким образом, лопатки 38 расположены в кольцевом лопаточном участке 40, который расположен между наружным кольцом 39 и основным телом 31 роторной пластины 30.
Центральная проточка 32 является круглым сквозным отверстием, проходящим от первой аксиальной торцевой поверхности каждой роторной пластины 30 ко второй аксиальной торцевой поверхности роторной пластины 30, при этом вторая аксиальная торцевая поверхность противоположна первой аксиальной торцевой поверхности. Центральная проточка 32 располагается концентрично относительно роторной пластины 30. Центральная проточка 32 каждой из роторных пластин 30 предназначена для размещения вала роторного узла.
Установочные отверстия 34 являются круглыми сквозными отверстиями, проходящими от первой аксиальной торцевой поверхности ко второй аксиальной торцевой поверхности роторной пластины 30. Установочные отверстия 34 расположены на основном теле 31 роторной пластины 30. Другими словами, установочные отверстия 34 расположены на участке роторной пластины 30, который находится между центральной проточкой 32 и кольцевым лопаточным участком 40. Установочные отверстия 34 расположены по окружности через заданные интервалы, так что все установочные отверстия 34 находятся на одинаковом расстоянии от осевого центра роторной пластины 30. В примере варианта осуществления изобретения установочные отверстия 34 расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Установочные отверстия 34 пропускают через себя удерживающее устройство, такое, например, как крепежный стержень 42 (см. фиг.3), которое служит для удержания соседних роторных пластин 30 вблизи друг друга. Кроме того, следует отметить, что крепежные стержни 42 могут быть расположены с наружной стороны роторной пластины 30.
Сборочный участок 36 включает в себя любое подходящее средство фиксации соседних роторных пластин 30. В примере варианта осуществления изобретения сборочный участок 36 включает в себя установочный паз, в котором каждая из роторных пластин 30 имеет выступ 136, проходящий в соответственную углубленную часть 138 соседней роторной пластины 30 (см. например, фиг.12 и 13).
На фиг.3 показан вид в перспективе роторного узла 50 согласно примеру варианта осуществления изобретения. На фиг.4 показан вид в перспективе участка 54 удержания роторного узла 50 на фиг.3. Роторный узел 50 включает в себя концы 52 вала, расположенные на противоположных концах участка 54 удержания. Участок 54 удержания включает в себя торцевые пластины 56 и крепежные стержни 42. Хотя на фиг.3 и 4 показаны крепежные стержни 42 цилиндрической формы, следует отметить, что можно использовать стержни любой подходящей формы, например шестигранные или квадратные в сечении крепежные стержни 42.
Кроме того, могут быть использованы и другие удерживающие средства, отличные от крепежных стержней 42. Как показано на фиг.4, участок 54 удержания включает в себя расположенные вблизи друг друга роторные пластины 30, в которых через установочные отверстия 34 каждой из расположенных вблизи друг друга роторных пластин 30 пропущены крепежные стержни 42 для удерживания роторных пластин 30. Каждый из крепежных стержней 42 включает в себя, например, гайку, навинченную на участок с резьбой каждого из крепежных стержней 42 для обеспечения крепления роторных пластин 30 к участку 54 удержания. Концы 52 вала проходят из противоположных сторон участка 54 удержания для того, чтобы допустить передачу энергии вращения от лопаток 38 на наружное устройство посредством вращения концов 52 вала.
Роторный узел 50, показанный на фиг.4, включает в себя роторные пластины 30 согласно примеру варианта осуществления изобретения. С другой стороны, возможно применение смешанного ротора. На фиг.5 показана схема, иллюстрирующая смешанный роторный узел согласно примеру варианта осуществления изобретения. На фиг.6 показана схема, иллюстрирующая смешанный роторный узел согласно другому примеру варианта осуществления изобретения.
Как показано на фиг.5, смешанный ротор 60 включает в себя пакетированную роторную секцию 62, имеющую, по меньшей мере, одну роторную пластину 30 и кованую роторную секцию 64. Кованая роторная секция 64 включает в себя кованую роторную часть 66 и кованые роторные ступени 68, которые прикреплены к кованой роторной части 66 ласточкиным хвостом. Хотя согласно фиг.5 кованая роторная секция 64 расположена на конце ротора, следует понимать, что кованая роторная секция 64 и пакетированная роторная секция 62 могут быть расположены в любом подходящем порядке. Кроме того, хотя на фиг.5 показаны три кованые роторные ступени 68 и четыре роторные пластины 30, следует понимать, что количество кованых роторных ступеней 68 и количество роторных пластин 30 может изменяться в зависимости от эксплуатационных и конструкционных требований.
С другой стороны, как показано на фиг.6, смешанный ротор 60' содержит пакетированную роторную секцию 62, включающую в себя, по меньшей мере, одну роторную пластину 30 и секцию 70 роторного колеса, содержащую, по меньшей мере, одно роторное колесо 72, в котором лопатки роторного колеса 72 прикреплены ласточкиным хвостом. Каждое роторное колесо 72 соответствует одной ступени смешанного ротора 60'. Хотя на фиг.6 секция 70 роторного колеса расположена на конце ротора, следует отметить, что она и пакетированная роторная секция 62 могут быть расположены в любом подходящем порядке. Кроме того, хотя на фиг.6 показаны три роторных колеса 72 и четыре роторные пластины 30, следует понимать, что количество роторных колес 72 и количество роторных пластин 30 может изменяться в зависимости от эксплуатационных и конструкционных требований. Следует также отметить, что обеспечивается возможность любого сочетания секций, включающего пакетированную роторную секцию 62, секцию 70 роторного колеса и кованую роторную секцию 64.
На фиг.7 показан вид сбоку статорной пластины 80 согласно примеру варианта осуществления изобретения. На фиг.8 показан вид в перспективе статорной пластины на фиг.7. Статорная пластина 80 соответствует единственной статорной ступени. Статорная пластина 80 может иметь форму диска. Статорная пластина 80 состоит из одного единого куска металлической заготовки. Металлическую заготовку подвергают механической обработке для получения установочных элементов и аэродинамических поверхностей. Другими словами, в отличие от статорных ступеней 12 обычного статора 10, статорная пластина 80 не имеет соединений между основным телом 81 статорной пластины 80 и аэродинамическими поверхностями. Таким образом, статорная пластина 80 включает в себя монолитное соединение между аэродинамическими поверхностями и основным телом 81 статорной пластины 80. Установочные элементы включают в себя центральную проточку 82 и установочные отверстия 84. В примере варианта осуществления изобретения статорные пластины 80 могут быть размещены вблизи друг друга, образуя статорный узел, который будет описан более подробно далее. Кроме того, статорные пластины 80 могут включать в себя сборочный участок, подобный сборочному участку 36, описанному выше со ссылкой на фиг.2, 12 и 13.
Аэродинамические поверхности включают в себя сопла 88, расположенные по окружности вокруг края роторной пластины 30, соответствующего наружному краю статорной пластины 80. Сопла 88 выточены из металлической заготовки, так что сопла 88 отстоят от внутреннего края статорной пластины 80 и находятся на равном расстоянии от осевого центра статорной пластины 80. Сопла 88 повторно формируют вблизи друг друга, в своей полноте образуя кольцевой сопловый участок 90, проходящий концентрично вокруг части статорной пластины 80, соответствующей внутреннему краю статорной пластины 80. Поскольку сопла 88 выточены из металлической заготовки, каждое из сопел 88 прикреплено к основному телу 81 статорной пластины 80 без использования соединительного механизма. Кроме того, после вытачивания из металлической заготовки лопаток 88 остается внутреннее кольцо 89 металлической заготовки. Внутреннее кольцо 89 описывает внутренний край статорной пластины 80. Таким образом, сопла 88 расположены в кольцевом сопловом участке 90, который расположен между наружным кольцом 89 и основным телом 81 статорной пластины 80.
Центральная проточка 82 является круглым сквозным отверстием, проходящим от первой аксиальной торцевой поверхности каждой статорной пластины 80 ко второй аксиальной торцевой поверхности статорной пластины 80. При этом вторая аксиальная торцевая поверхность противоположна первой аксиальной торцевой поверхности. Центральная проточка 82 расположена концентрично относительно статорной пластины 80. Центральная проточка 82 каждой из статорных пластин 80 предназначена для размещения вала роторного узла.
Установочные отверстия 84 являются круглыми сквозными отверстиями, проходящими от первой аксиальной торцевой поверхности ко второй аксиальной торцевой поверхности статорной пластины 80. Установочные отверстия 84 расположены на основном теле 81 статорной пластины 80. Другими словами, установочные отверстия 84 расположены на участке статорной пластины 80, который находится между наружным краем статорной пластины 80 и кольцевым сопловым участком 90. Установочные отверстия 84 расположены по окружности через заданные интервалы, так что все установочные отверстия 84 находятся на одинаковом расстоянии от осевого центра статорной пластины 80. Установочные отверстия 84 пропускают через себя удерживающее устройство, такое как, например, крепежный болт 92 (см. фиг.9), которое служит для удержания соседних статорных пластин 80 вблизи друг друга. Кроме того, следует отметить, что крепежные болты 92 могут быть расположены с наружной стороны статорной пластины 80.
На каждой из фиг.9-11 показаны схемы статорного узла согласно примеру варианта осуществления изобретения. Как показано на фиг.9, статорный узел 96 включает в себя пакетированную статорную секцию 98, имеющую множество статорных пластин 80. Следует отметить, что хотя каждая из статорных пластин 80 показана как имеющая ступенчатую конфигурацию относительно соседних статорных пластин 80, обеспечивается также возможность наклонной конфигурации относительно соседних статорных пластин 80. Статорные пластины 80 крепятся между собой крепежным болтом 92, который пропускается сквозь установочное отверстие 84 в каждой из статорных пластин 80. Возможно применение гайки для навинчивания на участок с резьбой крепежного болта 92 для скрепления статорных пластин 80 между собой. Хотя на фиг.9 показаны пять статорных пластин 80, возможно использование большего или меньшего количества статорных пластин 80.
Как показано на фиг.10, смешанный статор 100 включает в себя пакетированную статорную секцию 98, имеющую, по меньшей мере, одну статорную пластину 80 и литую статорную секцию 104. Литая статорная секция 104 включает в себя литую статорную часть 106 и литые статорные ступени 108, которые прикреплены к литой статорной части 106 ласточкиным хвостом. Хотя на фиг.10 пакетированная статорная секция 98 расположена на конце статора, следует понимать, что пакетированная статорная секция 98 и литая статорная секция 104 могут быть расположены в любом подходящем порядке. Кроме того, хотя на фиг.10 показаны три статорные пластины 80 пакетированной статорной секции 98 и две литые статорные ступени 108 литой статорной секции 104, следует понимать, что количество ступеней литой статорной секции 104 и количество статорных пластин 80 может изменяться в зависимости от эксплуатационных и конструкционных требований.
С другой стороны, как показано на фиг.11, смешанный статор 100' включает в себя пакетированную статорную секцию 98, содержащую, по меньшей мере, одну статорную пластину 80 и секцию 110 статорного колеса, содержащую, по меньшей мере, одно статорное колесо 112, в котором сопла статорного колеса 112 прикреплены ласточкиным хвостом. Каждое статорное колесо 112 соответствует одной ступени смешанного статора 100'. Хотя на фиг.11 секция 110 статорного колеса расположена на конце статора, следует понимать, что секция 110 статорного колеса и пакетированная статорная секция 98 могут быть расположены в любом подходящем порядке. Кроме того, хотя на фиг.11 показаны два статорных колеса 112 и три статорных пластины 80, следует понимать, что количество статорных колес 112 и количество статорных пластин 80 может изменяться в зависимости от эксплуатационных и конструкционных требований. Следует также отметить, что обеспечивается возможность любого сочетания секций, включающего пакетированную статорную секцию 98, секцию 110 статорного колеса и литую статорную секцию 104.
Кроме того, любой пример варианта осуществления конструкции ротора согласно фиг.2-6 может быть объединен с примером варианта осуществления конструкции ротора согласно фиг.7-11. Более того, любой пример варианта осуществления конструкции ротора согласно фиг.2-6 может быть объединен с обычным статором 10, и любой пример варианта осуществления конструкции статора согласно фиг.7-11 может быть объединен с обычным ротором 20.
Для предотвращения прохождения пара между роторными пластинами 30 пакетированной роторной секции 62 или между статорными пластинами 80 пакетированной статорной секции 98 между соседними роторными пластинами 30 или соседними статорными пластинами 80 могут быть установлены уплотнения.
На фиг.12 показана схема аксиального торцевого уплотнения согласно примеру варианта осуществления изобретения. На фиг.13 показана схема аксиального торцевого уплотнения согласно другому примеру варианта осуществления изобретения. На фиг.12 и 13 аэродинамические поверхности (т.е. лопатки 38 или сопла 88) для наглядности не показаны.
На фиг.12 показаны первая ступень 120, вторая ступень 122 и третья ступень 124. Первая, вторая и третья ступени 120, 122 и 124 соответствуют либо трем соседним роторным пластинам 30, либо трем соседним статорным пластинам 80. Круговое заделанное проволочное уплотнение 130, которое показано в увеличенной области 126/128 на фиг.12, расположено между каждой из первой, второй и третьей ступеней 120, 122 и 124 по краю базовой части аэродинамической поверхности 160 (см. фиг.5 и 9) каждой из первой, второй и третьей ступеней 120, 122 и 124, которая прилегает к краю базовой части 160 аэродинамической поверхности прилегающей одной из первой, второй и третьей ступенями 120, 122 и 124. Если первая, вторая и третья ступени 120, 122 и 124 соответствуют соседним роторным пластинам 30, то круговое заделанное проволочное уплотнение 130 располагается на пересечении краев базовых частей 160 аэродинамической поверхности соседних роторных пластин 30, как показано в увеличенной области 126. Если первая, вторая и третья ступени 120, 122 и 124 соответствуют соседним статорным пластинам 80, круговое заделанное проволочное уплотнение 130 располагается на пересечении краев базовых частей 160 аэродинамической поверхности соседних статорных пластин 80, как показано в увеличенной области 128. Пунктирные линии 140 соответствуют краю базовой части 160 аэродинамической поверхности статорных пластин 80.
Круговое заделанное проволочное уплотнение 130 располагается на пересечении краев базовых частей 160 аэродинамической поверхности соседних роторных пластин 30 или статорных пластин 80 соответственно после совместного крепления роторных пластин 30 или статорных пластин 80 посредством крепежного стержня 42 или крепежного болта 92 соответственно. Круговое заделанное проволочное уплотнение 130 может быть установлено с использованием, например, чеканочного молотка А14 или А15.
Как показано на фиг.12, каждая из первой, второй и третьей ступеней 120, 122 и 124 включает в себя выступ 136, расположенный на первой аксиальной торцевой поверхности первой, второй и третьей ступеней 120, 122 и 124, и углубленную часть, расположенную на второй аксиальной торцевой поверхности каждой из первой, второй и третьей ступеней 120, 122 и 124. Выступ в одной из первой, второй и третьей ступеней 120, 122 и 124 вводят в углубленную часть 138 соседней одной из первой, второй и третьей ступеней 120, 122 и 124, образуя шпунтовое крепление. Например, выступ 136 из первой ступени 120 входит в углубленную часть 138 второй ступени 122, а выступ 136 второй ступени 122 входит в углубленную часть 138 третьей ступени.
Как показано на фиг.13, каждая из первой и второй ступеней 120 и 122 включает в себя кольцевую выемку 142, расположенную на первой аксиальной торцевой поверхности, и вторую кольцевую выемку 144, расположенную на второй аксиальной торцевой поверхности. Первая кольцевая выемка 142 первой аксиальной торцевой поверхности первой ступени 120 располагается таким образом, чтобы соответствовать второй кольцевой выемке 144 второй аксиальной торцевой поверхности второй ступени 122. Кольцевое канатное уплотнение 150 располагается в зазоре между первой и второй ступенями 120 и 122, образуемыми первой и второй кольцевыми выемками 140 и 142. Кольцевое канатное уплотнение 150 устанавливают перед соединением вместе роторных пластин 30 или статорных пластин 80 посредством крепежного стержня 42 или крепежного болта 92 соответственно. Круговое канатное уплотнение 150 сжимается внутри зазора и расширяется, полностью заполняя зазор.
Следует отметить, что круговое канатное уплотнение 150 и круговое заделанное проволочное уплотнение 130 могут использоваться по отдельности или в сочетании как в роторном узле, так и в статорном узле. Использование кругового канатного уплотнения 150 и/или заделанной по окружности проволоки 130 не допускает попадания пара на аксиальные торцевые поверхности роторных пластин 30 или статорных пластин 80, таким образом уменьшая потери энергии в реактивной паровой турбине. Кроме того, использование роторных пластин 30 или статорных пластин 80 уменьшает стоимость и длительность изготовления роторного узла или статорного узла.
Кроме того, хотя изобретение было описано со ссылкой на примеры варианта осуществления изобретения, специалистам в данной области техники будет очевидно, что возможно внесение различных изменений и модификаций, а также эквивалентных замен элементов без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Кроме того, возможно внесение многих модификаций для приспособления конкретной ситуации или материала к основным положениям изобретения. Поэтому предполагается, что изобретение не ограничивается конкретным вариантом его осуществления, описанным как наилучший способ, который рассматривается для осуществления этого изобретения, но что изобретение включает в себя все варианты его осуществления, попадающие в рамки прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, использованием терминов «первый, второй и т.д.» не означает какой-либо порядок или значимость, а используются для указания отличия одного элемента от другого. Кроме того, использование терминов один и т.д. не указывает на ограничение количества, а означает присутствие по меньшей мере одного из упоминаемых элементов.
1. Паровая турбина, содержащая:
статорный узел, включающий в себя сопла, направляющие поток пара, и роторный узел, включающий в себя лопатки, принимающие поток пара, причем роторный узел содержит:
участок удержания, имеющий пакетированную роторную секцию, включающую в себя одну или более роторных пластин, каждая из которых выполнена из единой металлической заготовки и содержит:
- основную часть тела, имеющую форму пластины,
- наружное кольцо, имеющее кольцевую форму и расположенное концентрично вокруг основной части тела, и
- кольцевой лопаточный участок, расположенный между основной частью тела и наружным кольцом, причем кольцевой лопаточный участок включает в себя расположенные вблизи друг друга лопатки, которые проходят по радиусу наружу от основной части тела к наружному кольцу, при этом лопатки соединены с роторной пластиной с образованием монолитного соединения;
кованую роторную секцию, расположенную вблизи участка удержания и включающую в себя:
- кованую роторную часть, имеющую пазы, расположенные на ее наружной поверхности, и
- роторные ступени, имеющие лопатки, включающие в себя выступы в форме ласточкина хвоста, располагаемые в пазах;
первый конец вала, расположенный на первом конце участка удержания; и второй конец вала, расположенный на втором конце участка удержания, противоположном первому концу участка удержания.
2. Паровая турбина по п.1, в которой каждая из роторных пластин включает в себя выступ, расположенный на первой аксиальной торцевой поверхности каждой из роторных пластин, и углубленную часть, расположенную на второй аксиальной торцевой поверхности каждой из роторных пластин.
3. Паровая турбина по п.2, в которой первая роторная пластина прикреплена ко второй роторной пластине путем введения выступа первой роторной пластины в углубленную часть второй роторной пластины.
4. Паровая турбина по п.1, в которой участок удержания дополнительно содержит:
торцевые пластины, расположенные на противоположных концах участка удержания и находящиеся в функциональной связи с концами вала, и
крепежные стержни, проходящие между торцевыми пластинами, для крепления роторных пластин, размещенных на участке удержания.
5. Паровая турбина по п.1, дополнительно содержащая секцию роторных колес, включающую в себя роторные колеса, каждое из которых соответствует роторной ступени и имеет лопатки, установленные на каждом роторном колесе посредством способа крепления узлом ласточкина хвоста.
