Ротор паровой турбины и способ его сборки

Авторы патента:


Ротор паровой турбины и способ его сборки
Ротор паровой турбины и способ его сборки
Ротор паровой турбины и способ его сборки
Ротор паровой турбины и способ его сборки
Ротор паровой турбины и способ его сборки

 


Владельцы патента RU 2505681:

ДЖЕНЕРАЛ ЭЛЕКТРИК КОМПАНИ (US)

Ротор паровой турбины содержит одну опорную часть и секцию парового тракта. Опорная часть содержит роторную часть и вставляемую часть, проходящую из роторной части и содержащую радиально внешнюю поверхность. Секция парового тракта содержит фланец, проходящий из по меньшей мере одного ее конца. Фланец содержит радиально внутреннюю поверхность, образующую отверстие, выполненное с возможностью размещения в нем вставляемой части так, что внешняя поверхность вставляемой части располагается смежно с внутренней поверхностью фланца для обеспечения соединения опорной части с секцией парового тракта. Фланец содержит концевую поверхность, содержащую множество расположенных по окружности отверстий, выполненных с возможностью размещения в них крепежного устройства, которое соединяет опорную часть с секцией парового тракта, и второе множество расположенных по окружности отверстий, выполненных с возможностью размещения в них центрирующего устройства для выравнивания опорной секции и секции парового тракта. Центры первого множества отверстий и второго множества отверстий расположены на одинаковом расстоянии от центральной оси вращения ротора. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится, главным образом, к паровым турбинам, и, более конкретно, к сборке ротора для использования в паровой турбине.

По меньшей мере некоторые известные роторы изготавливаются в виде цельной штампованной детали, которая включает в себя соединительные концы ротора, опорные части, зоны уплотнения и секцию парового тракта. Обычно, материалы, используемые при изготовлении подобных роторов, выбираются исходя из технических требований и особенностей в зонах повышенной температуры и повышенного давления в роторе. В по меньшей мере некоторых известных роторах, в зонах высокой температуры и высокого давления в качестве материала используется высококачественная сталь, такая как сталь 12Cr, так как этот тип материала обладает соответствующей прочностью, для таких условий работы. Однако изготовление всего ротора из такой стали может быть дорогим и нецелесообразным.

По меньшей мере, некоторые другие известные роторы, собираются из отдельных штампованных деталей, которые могут включать в себя соединительные концы ротора, опорные части, зоны уплотнения, и/или секции парового тракта, изготовленные независимо и в отдельности друг от друга. Ротор, имеющий такую конструкцию, раскрыт в RU 2324056 С2. Отдельные штампованные детали обеспечивают возможность применения различных, более подходящих и/или экономически выгодных материалов в каждой части ротора. Более конкретно, в роторах паровых турбин, в которых отдельные детали механически соединены друг с другом, материалы для роторов, обычно, выбираются исходя из параметров пара в зонах высокого давления и низкого давления. Сталь более низкого качества, такая как сталь CrMoV, может быть использована для изготовления деталей ротора турбины, расположенных в зонах более низких температур и/или давлений. Затем, детали соединяются друг с другом для работы. В некоторых известных роторах, детали соединяются друг с другом методом сварки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте изобретения, предложен ротор паровой турбины, содержащий:

по меньшей мере, одну опорную часть, содержащую роторную часть и вставляемую часть, проходящую из роторной части и содержащую радиально внешнюю поверхность; и

секцию парового тракта, содержащую фланец, проходящий из, по меньшей мере, одного ее конца, при этом фланец содержит радиально внутреннюю поверхность, образующую отверстие, выполненное с возможностью размещения в нем вставляемой части так, что внешняя поверхность вставляемой части располагается смежно с внутренней поверхностью фланца для обеспечения соединения опорной части с секцией парового тракта, при этом фланец содержит концевую поверхность, содержащую множество расположенных по окружности отверстий, выполненных с возможностью размещения в них крепежного устройства, которое соединяет опорную часть с секцией парового тракта, и второе множество расположенных по окружности отверстий, выполненных с возможностью размещения в них центрирующего устройства для выравнивания опорной секции и секции парового тракта, причем центры первого множества отверстий и второго множества отверстий расположены на по существу одинаковом расстоянии от центральной оси вращения ротора.

Предпочтительно, по меньшей мере, одна опорная часть дополнительно содержит:

фланцевую часть, расположенную радиально наружу от роторной части и предназначенную для обеспечения площади для крепления опорной части к секции парового тракта.

Предпочтительно, фланцевая часть дополнительно содержит:

крепежную систему, выполненную с возможностью соединения, по меньшей мере, одной опорной части с по меньшей мере одной секцией парового тракта;

центрирующую систему, выполненную с возможностью обеспечения выравнивания фланцевой части, по существу, в осевом направлении и концентрически с центральной осью вращения ротора; и

балансировочную систему, выполненную с возможностью уменьшения вибрации в роторе.

Предпочтительно, балансировочная система дополнительно содержит:

отверстия по меньшей мере одного балансировочного элемента, расположенные по окружности вокруг внешней поверхности фланцевой части; и

по меньшей мере, один балансировочный элемент.

Предпочтительно, центрирующая система дополнительно содержит:

отверстия по меньшей мере одного центрирующего устройства, расположенные по окружности вокруг внешней поверхности фланцевой частию; и

по меньшей мере, одно центрирующее устройство (256).

Предпочтительно, крепежная система дополнительно содержит:

по меньшей мере одно отверстие, расположенное по окружности вокруг внешней поверхности фланцевой части и имеющее основную глубину отверстия и глубину рассверливания; и

по меньшей мере один крепежный элемент, дополнительно содержащий головную часть и стержневую часть.

Предпочтительно, по меньшей мере один крепежный элемент представляет собой болт, имеющий головную часть и стержневую часть, предназначенный для соединения опорной части с секцией парового тракта.

Предпочтительно, центрирующее устройство представляет собой штифт, имеющий первый конец и противоположный второй конец, предназначенный для облегчения сборки ротора.

Предпочтительно, вставляемая часть соединена с секцией парового тракта посредством посадки с натягом.

В еще одном другом аспекте изобретения, предложен способ сборки ротора турбины. Способ включает в себя изготовление секции парового тракта, содержащей по меньшей мере один конец, таким образом, что отверстие и фланец предусмотрены на каждом конце, изготовление по меньшей мере одной опорной части, содержащей первый конец и противоположный второй конец, при этом изготовление каждой опорной части дополнительно содержит изготовление, по существу, цилиндрической роторной части, выполнение вставляемой части соосно с роторной частью и выполнение указанной вставляемой части с возможностью вставки в отверстие секции парового тракта, выполнение фланцевой части радиально наружу от роторной части, и выполнение указанной фланцевой части с возможностью обеспечения площади для крепления уплотняющей части с секцией парового тракта, соединение опорной части с первым концом по меньшей мере одной уплотняющей части и соединение секции парового тракта с, по меньшей мере, одной уплотняющей частью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой продольный схематичный разрез типичного паротурбинного двигателя с противонаправленными потоками;

Фиг.2 представляет собой схематичный вид типичного ротора, который используется с паровой турбиной, показанной на фиг.1;

Фиг.3 представляет собой увеличенный схематичный вид части ротора, показанного на фиг.2;

Фиг.4 представляет собой увеличенный вид сбоку ротора, показанного на фиг.3; и

Фиг.5 представляет собой увеличенный схематичный вид альтернативной посадки с натягом для конических поверхностей.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1 представляет собой продольный схематичный разрез типичного паротурбинного двигателя 100 с противонаправленными потоками, включающего в себя секцию 102 высокого давления (ВД) и секцию 104 промежуточного давления (ПД). Оболочка ВД или корпус 106 разделен в осевом направлении на верхнюю и нижнюю полусекции 108 и 110, соответственно. Аналогичным образом, оболочка 112 ПД разделена в осевом направлении на верхнюю и нижнюю полусекции 114 и 116, соответственно. В иллюстративном варианте осуществления, оболочки 106 и 112 представляют собой внутренние корпусы. В качестве альтернативы, оболочки 106 и 112 представляют собой внешние корпусы. Центральная секция 118, размещенная между секцией 102 ВД и секцией 104 ПД, включает в себя входной канал 120 пара высокого давления и входной канал 122 пара промежуточного давления. В корпусах 106 и 112, секция 102 ВД и секция 104 ПД, соответственно, размещены на одном и том же опорном валу, установленном в опорах 126 и 128. Уплотнительные устройства 130 и 132 для предотвращения утечки пара расположены рядом с каждой опорой 126 и 128, соответственно.

В иллюстративном варианте осуществления, кольцеобразный разделитель 134 секций располагается радиально внутрь от центральной секции 118 к оси 140 ротора, которая располагается между секцией 102 ВД и секцией 104 ПД. Более конкретно, разделитель 134 располагается по окружности вокруг части оси 140 ротора между первой ступенью впускного сопла 136 ВД и первой ступенью впускного сопла 138 ПД. Разделитель 134 размещен в пазе 142, выполненном в уплотняющем корпусе 144. Более конкретно, паз 142 представляет собой С-образный паз, который расположен в радиальном направлении в уплотняющем корпусе 144 и по внешней окружности уплотняющего корпуса 144 таким образом, что центральный вырез паза 142 направлен радиально наружу.

Во время работы, входной канал 120 пара высокого давления воспринимает пар высокого давления/высокой температуры от источника пара, например, нагреваемого котла (не показан на фиг.1). Пар проходит сквозь секцию 102 ВД через впускное сопло 136, при этом получаемая от пара работа используется для вращения оси 140 ротора посредством множества лопаток турбины или лопастей (не показаны на фиг.1), которые соединены с осью 140. Каждый набор лопастей включает в себя соответствующую сборку статора (не показана на фиг.1), которая способствует прохождению пара к взаимодействующим лопастям. Пар выходит из секции 102 ВД и возвращается в котел, где он повторно нагревается. Повторно нагретый пар затем проходит к входному каналу 122 пара промежуточного давления и возвращается в секцию 104 ПД через впускное сопло 138 при давлении ниже, чем давление пара, входящего в секцию 102 ВД, но при температуре, которая приблизительно равна температуре пара, входящего в секцию 102 ВД. Работу от пара получают в секции 104 ПД, по существу, аналогичным способом, что и используемый для секции 102 ВД, посредством системы вращающихся и неподвижных элементов. Соответственно, рабочее давление в секции 102 ВД выше, чем рабочее давление в секции 104 ПД, таким образом, что пар в секции 102 ВД стремится переместиться к секции 104 ПД по траекториям протекания, которые могут образоваться между секцией 102 ВД и секцией 104 ПД.

В иллюстративном варианте осуществления, паровая турбина 100 представляет собой сочетание паровых турбин высокого давления и промежуточного давления с противонаправленными потоками. В качестве альтернативы, паровая турбина 100 может использоваться с любой отдельной турбиной, включая турбины низкого давления, но не ограничиваясь ими. Кроме того, настоящее изобретение не ограничивается использованием паровых турбин с противонаправленными потоками, а вернее, может быть использовано с конструкциями паровых турбин, которые включают в себя однопоточные и двухпоточные паровые турбины, но не ограничиваясь ими. Более того, настоящее изобретение не ограничивается паровыми турбинами, и, может быть использовано с газотурбинными двигателями.

Фиг.2 представляет собой продольный схематичный разрез типичного ротора 200, который может быть использован с паровой турбиной 100 (показана на фиг.1). Фиг.3 представляет собой увеличенный схематичный вид части ротора 200, и фиг.4 представляет собой увеличенный вид сбоку ротора 200, показанного на фиг.3. Конкретно, в иллюстративном варианте осуществления, ротор 200 составляет часть оси 140 ротора (показана на фиг.1), которая проходит через секцию 104 ПД турбины. В иллюстративном варианте осуществления, аналогичная часть ротора (не показана) проходит от ротора 200 через секцию 102 ВД. В альтернативном варианте осуществления, ротор 200 используется независимо с однопоточной паровой турбиной. В другом альтернативном варианте осуществления, ротор 200 используется с двухпоточной паровой турбиной. Ротор 200 включает в себя первую опорную часть 202 и вторую опорную часть 212. Секция 214 парового тракта расположена между опорными частями 202 и 212.

В иллюстративном варианте осуществления, секция 214 парового тракта установлена на первую опорную часть 202 и вторую опорную часть 212 с посадкой с натягом. Конкретно, в иллюстративном варианте осуществления, секция 214 парового тракта соединена с опорными частями 202 и 212 посредством крепления болтами и горячей посадки частей друг с другом, как описано более подробно ниже. Секция 214 парового тракта включает в себя множество колес 220, которые выполнены из цельной заготовки. В иллюстративном варианте осуществления, колеса 220 изготовлены методом штамповки из легированной стали или из любого другого материала, подходящего для использования в паровой турбине. В иллюстративном варианте осуществления, показаны девять колес 220. В альтернативных вариантах осуществления, секция 214 парового тракта может включать в себя любое необходимое количество колес 220, которые дают возможность ротору 200 функционировать, как описано здесь. Конкретно, в иллюстративном варианте осуществления, каждое колесо 220 образует ступень секции 214 парового тракта. В альтернативном варианте осуществления, каждая ступень секции 214 парового тракта включает в себя группу колес 220, которая дает возможность ротору 200 функционировать, как описано здесь. В подобном варианте осуществления, каждая группа колес 220 включает в себя любое необходимое количество колес 220, которое дает возможность ротору 200 функционировать, как описано здесь. Более того, в подобном варианте осуществления, каждое колесо 220 включает в себя элемент 222 верхнего потока и элемент 224 нижнего потока. Более конкретно, элемент 222 верхнего потока включает в себя множество аэродинамических поверхностей (не показаны), а элемент 224 нижнего потока направлен таким образом, что образуется пространство между аэродинамическими поверхностями, через которое устанавливается сборка статора. В иллюстративном варианте осуществления, элемент 224 нижнего потока каждого колеса 220 находится во взаимосвязи с элементом 222 верхнего потока соседнего колеса 220.

Секция 214 парового тракта выполнена с первым концом 230 и противоположным вторым концом 232. Конец 230 выполнен с отверстием 234, которое расположено, по меньшей мере, частично в нем и которое имеет размеры, требуемые для размещения опорной части 202 в нем. Аналогичным образом, конец 232 выполнен с отверстием 236, которое расположено, по меньшей мере, частично в нем и которое имеет размеры, требуемые для размещения опорной части 212 в нем. Более того, каждое отверстие 234 и 236 расположено в осевом направлении, и по существу, концентрически выровнено с турбиной 100. Каждое отверстие 234 и 236 имеет длину L1, которая задана от конца 230 до внутренней поверхности 231 и также задана цилиндрической поверхностью 242. В иллюстративном варианте осуществления, конец 230 имеет радиус R1, и отверстие 234 имеет радиус R2, который меньше, чем радиус R1, таким образом, фланец 238 располагается по окружности вокруг отверстия 234. Аналогичным образом, конец 232 имеет радиус R3, и отверстие 236 имеет радиус R2, который меньше, чем радиус R3, таким образом, фланец 240 располагается по окружности вокруг отверстия 236.

В иллюстративном варианте осуществления, каждый фланец 238 и 240 включает в себя множество расположенных по окружности отверстий 250, выполненных в них. Каждое отверстие 250 выполнено на конце 230 и 232, соответственно, и имеет диаметр D1, которое имеет размеры, требуемые для размещения крепежного устройства 252 в нем. Каждое отверстие 250 имеет центр 253, который задан радиусом R4, измеряемый относительно оси вращения турбины 100. В иллюстративном варианте осуществления, каждое крепежное устройство 252 представляет собой болт, имеющий головную часть 241 и стержневую часть 243, предназначенный для соединения опорной части 202 и 212 к секции 214 парового тракта.

Каждый фланец 238 и 240 также включает в себя множество расположенных по окружности отверстий 254, выполненных в них. Каждое отверстие 254 выполнено на конце 230 и 232, соответственно, и имеет диаметр D2, которое имеет размеры, требуемые для размещения центрирующего устройства 256 в нем. В иллюстративном варианте осуществления, каждое центрирующее устройство 256 представляет собой штифт, который включает в себя первый конец (не показан) и противоположный второй конец (не показан), которые обеспечивают простоту сборки ротора 200. Более того, каждое отверстие 254 имеет центр 255, который задан радиусом R4, измеряемым относительно оси вращения турбины 100. В иллюстративном варианте осуществления, по меньшей мере, одно отверстие 254 выполнено между каждой парой расположенных по окружности соседних отверстий 250.

Опорная часть 202 соединена с секцией 214 парового тракта. В иллюстративном варианте осуществления, первая опорная часть 202 изготовлена методом штамповки в виде единого элемента из легированной стали или из любого другого материала, подходящего для использования в паровой турбине. В альтернативном варианте осуществления, первая опорная часть 202 изготовлена методом штамповки из отдельных деталей, соединенных друг с другом посредством любого подходящего способа соединения такого как, болтовое соединение, резьбовое соединение, сварка, пайка твердым пропоем, соединение с силой трения, и/или горячая посадка, но не ограничиваясь ими. В иллюстративном варианте осуществления, опорная часть 202 имеет размеры и форму, требуемые для ее вставки в отверстие 234 секции 214 парового тракта. Аналогичным образом, опорная часть 212 имеет размеры и форму для ее вставки в отверстие 236 секции 214 парового тракта. Более конкретно, в иллюстративном варианте осуществления, каждая опорная часть 202 и 212 включает в себя вставляемую часть 260, фланцевую часть 262 и роторную часть 264. Каждая вставляемая часть 260 и отверстие 234 соединены друг с другом с посадкой с натягом (т.е. посадкой с силой трения), таким образом, что часть 260 расположена в осевом направлении, и по существу, концентрически выровнена с осью вращения турбины 100. Более конкретно, каждая вставляемая часть 260 включает в себя внешнюю поверхность 266, которая сопряжена с цилиндрической поверхностью 242 отверстия.

Каждая фланцевая часть 262 расположена между вставляемой частью 260 и роторной частью 264 и имеет радиус R5, который больше, чем радиус R6 вставляемой части. В иллюстративном варианте осуществления, радиус R5 приблизительно равен радиусу R1 конца 230 секции парового тракта. Более конкретно, каждая фланцевая часть 262 расположена в осевом направлении, и по существу, концентрически выровнена с осью вращения турбины 100. Каждая фланцевая часть 262 включает в себя поверхность 270 верхнего потока и поверхность 272 нижнего потока. Длина L2 задана между поверхностями 270 и 272. В иллюстративном варианте осуществления, длина L2 меньше, чем длина L1 вставляемой части. Каждая поверхность 270 соприкасается с концом 230 секции парового тракта. Более того, в иллюстративном варианте осуществления, каждая фланцевая часть 262 включает в себя коническую поверхность 278.

В иллюстративном варианте осуществления, каждая фланцевая часть 262 включает в себя множество расположенных по окружности отверстий 280, выполненных в них. Каждое отверстие 280 выполнено между поверхностями 270 и 272 верхнего потока и нижнего потока, и каждое отверстие 280 имеет центр 283, заданный радиусом R4 относительно центральной оси вращения турбины 100. В иллюстративном варианте осуществления, каждое отверстие 280 рассверлено таким образом, что отверстие 280 имеет диаметр D3 и сквозной диаметр D1, который меньше, чем диаметр D3. Каждое отверстие 280 имеет размеры, требуемые для размещения по меньшей мере одного крепежного устройства 252 в нем, таким образом, что каждое крепежное устройство 252 вставляется в каждое отверстие 280 через поверхность 270 верхнего потока до тех тор, пока головная часть 241 каждого крепежного устройства 252, по существу, не установится заподлицо с концом 230 секции 214 парового тракта. Во время сборки ротора 200, каждое отверстие 280, по существу, концентрически выравнивается с каждым отверстием 250 таким образом, чтобы по меньшей мере одно крепежное устройство 252 могло быть установлено в по меньшей мере одно отверстие 250 и, по меньшей мере, одно отверстие 280 для соединения частей 202 и 214 друг с другом.

Каждая фланцевая часть 262 также включает в себя множество расположенных по окружности отверстий 282, выполненных в ней. Каждое отверстие 282 выполнено между поверхностями 270 и 272 верхнего потока и нижнего потока, и имеет центр 285, заданный радиусом R4, относительно оси вращения турбины 100. В иллюстративном варианте осуществления, по меньшей мере, одно отверстие 282 выполнено между каждой парой, расположенных по окружности соседних отверстий 280. В иллюстративном варианте осуществления, отверстие 282 имеет диаметр D2, который имеет размеры, требуемые для размещения по меньшей мере одного центрирующего устройства 256 в нем. Во время сборки, отверстия 282, по существу, концентрически выравниваются с отверстиями 254, таким образом, что по меньшей мере одно центрирующее устройство 256 могло быть вставлено в по меньшей мере одно отверстие 282 и по меньшей мере одно отверстие 254 для облегчения выравнивания частей 202 и 214. Каждое центрирующее устройство 256 вставляется в каждое отверстие 282 через поверхность 270 верхнего потока до тех тор, пока второй конец (не показан) центрирующего устройства, по существу, не установится заподлицо с концом 230 секции 214 парового тракта.

Каждая фланцевая часть 262 также включает в себя множество расположенных по окружности отверстий 284, выполненных в ней. Каждое отверстие 284 имеет размеры и расположено таким образом, чтобы размещать по меньшей мере один балансировочный элемент 286 в нем. Каждое отверстие 284 имеет длину L3 от поверхности 278 и расположено под углом 9 относительно центральной оси вращения турбины 100. Более того, в иллюстративном варианте осуществления, каждое отверстие 284 расположено между по меньшей мере одним отверстием 280 и 282.

В иллюстративном варианте осуществления, вставляемая часть 260 расположена, по существу, соосно с роторной частью 264, а также имеет размеры и расположена, таким образом, чтобы обеспечивалась возможность, вставки в отверстия 234 и 236 секции парового тракта. Кроме того, в иллюстративном варианте осуществления, фланцевая часть 262 располагается радиально наружу от роторной части 264 и обеспечивает площадь для крепления опорной части 202 к секции 214 парового тракта. Каждая роторная часть 264 располагается и включена в опорные части 202 и 212, соответственно. Более конкретно, в иллюстративном варианте осуществления, роторная часть 264 имеет радиус R7, который меньше, чем радиус R1 и больше, чем радиус R2.

Во время сборки ротора 200, опорные части 202 и 212 соединяются с соответствующими концами (230 и 232) секции 214 парового тракта, с посадкой с натягом, как показано на Фиг.3. По меньшей мере одно центрирующее устройство 256, по меньшей мере, частично вставляется в по меньшей мере одно отверстие 254 для упрощения сборки и облегчения выравнивания частей 202 и 212 с секцией 214. Вставляемая часть 260 вставляется в отверстие 234, пока поверхность 270 верхнего потока фланцевой части, по существу, не совпадет с концом 230 секции парового тракта, хотя, в иллюстративном варианте осуществления, поверхности 231 и 263 не соприкасаются. Аналогичным образом, вставляемая часть 260 вставляется в отверстие 236, пока поверхность 270 верхнего потока фланцевой части, по существу, не совпадет с концом 230 секции парового тракта, хотя, поверхности 231 и 263 не соприкасаются друг с другом. Отверстия 250, по существу, концентрически выровнены с отверстиями 280, и отверстия 254 выровнены в осевом направлении с отверстиями 282, когда, вставляемая часть 260 вставлена в отверстие 234. Затем, центрирующее устройство 256 вставляется через отверстие 282 и в отверстие 254.

По меньшей мере одно крепежное устройство 252 вставляется в каждое отверстие 250 и 280. Более конкретно, стержневая часть 243 вставляется в отверстие 250 и 280 до тех тор, пока головная часть 241, по существу, не установится заподлицо с поверхностью 270 нижнего потока. Более того, в иллюстративном варианте осуществления, балансировочный элемент 28 6 вставляется в каждое отверстие 284 для облегчения балансировки ротора 200. В качестве альтернативы, любое количество балансировочных элементов может быть вставлено в отверстия 284, что дает возможность ротору 200 функционировать, как описано здесь.

В качестве альтернативы и как показано на Фиг.5, может быть использована посадка с натягом для конических поверхностей для облегчения соединения опорной части 202 с секцией 214 парового тракта. Секция 214 парового тракта имеет первый конец 230 и противоположный второй конец 232. Конец 230 включает в себя отверстие 234, выполненное в нем, которое имеет размеры, требуемые для размещения опорной части 202 в нем. Аналогичным образом, конец 232 включает в себя отверстие 236, выполненное в нем, которое имеет размеры, требуемые для размещения опорной части 212 в нем. Более того, каждое отверстие 234 и 236, по существу, концентрически выровнены с осью вращения турбины 100.

Каждое отверстие 234 и 236 имеет длину L1, которая задана от конца 230 до поверхности 231 и также задана цилиндрической поверхностью 242. В иллюстративном варианте осуществления, конец 230 имеет радиус R1(и отверстие 234 имеет внешний радиус R8, который меньше, чем радиус Rl, таким образом, фланец 238 располагается по окружности вокруг отверстия 234. Аналогичным образом, конец 232 имеет радиус R3, и отверстие 236 имеет радиус R8/ который меньше, чем радиус R3, таким образом, фланец 240 располагается по окружности вокруг отверстия 236. Дополнительно, и в альтернативном варианте осуществления, каждое отверстие 234 и 236 имеет уменьшающийся радиус по длине L1, таким образом, что поверхность отверстия 263 имеет радиус R9, который меньше, чем R8. Во время сборки ротора 200, опорные части 202 и 212 соединяются с соответствующими концами 230 и 232 секции 214 парового тракта, с посадкой с натягом для конических поверхностей и скрепляются, например, используя способы, описанные здесь. Иллюстративные варианты осуществления роторов паровой турбины подробно описаны выше. Вышеописанные роторы паровой турбины и способы изготовления таких роторов, обеспечивают возможность изготовления роторов из множества деталей, полученных методом штамповки, и множества элементов, которые могут включать в себя отдельные и изготовленные раздельно концы ротора, опорные части и секции парового тракта, наряду с тем, отпадает необходимость накладывать сварной шов на составные штампованные детали таких роторов. Кроме того, способы, описанные здесь, позволяют уменьшить затраты при изготовлении деталей ротора, которые находятся вне зоны высокой температуры и высокого давления, таким образом, материалы более низкого качества могут быть использованы в этих зонах.

Как было использовано в настоящем описании, упомянутые в единственном числе слова "элемент" или "этап" следует понимать, как не исключающие множественное число указанных элементов или этапов, если только подобное исключение не указано в явном виде. Более того, под ссылками на "один вариант осуществления" настоящего изобретения не следует понимать обозначение исключения существования дополнительных вариантов осуществления, которые также включают в себя упомянутые признаки.

Несмотря на то, что описанные здесь устройства и способы описаны в контексте изготовления ротора для паровой турбины, следует понимать, что устройства и способы не ограничиваются роторами или паровыми турбинами. Подобным образом, показанные детали ротора не ограничиваются на конкретных вариантах осуществления, описанных здесь, а точнее, детали ротора могут быть использованы независимо и в отдельности от других деталей, описанных здесь.

Несмотря на то, что изобретение было описано с точки зрения различных конкретных вариантов осуществления, для специалистов в данной области будет понятно, что изобретение может быть осуществлено с изменениями в пределах идеи и объема притязаний формулы изобретения.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ
100 Паровая турбина
102 Секция ВД
104 Секцию ПД
106 Оболочки/корпусы
108 Верхняя полусекция
110 Нижняя полусекция
112 Оболочки/корпусы
114 Верхняя получасть
116 Нижняя получасть
118 Центральная секция
120 Входной канал пара высокого давления
122 Входной канал пара промежуточного давления
126, 128 Опоры
130, 132 Уплотнительные устройства [для предотвращения утечки пара]
134 Разделитель
136 Впускное сопло ВД
138 Впускное сопло ПД
140 Ось ротора
142 Паз
144 Уплотняющий корпус
200 Ротор
202 Первая опорная часть
212 Вторая опорная часть
214 Секция парового тракта
220 Множество колес
222 Элемент верхнего потока
224 Элемент нижнего потока
230 Первый конец
231 Внутренняя поверхность
232 Второй конец
234, 236 Отверстия
238, 240 Фланцы
241 Головная часть
242 Цилиндрическая поверхность
243 Стержневая часть
250 Отверстия
252 Крепежное устройство
253 Центр
254 Отверстия
255 Центр
256 Центрирующее устройство
260 Вставляемая часть
262 Фланцевая часть
263 Поверхность отверстия
264 Роторная часть
266 Внешняя поверхность
270 Поверхность верхнего потока
272 Поверхность нижнего потока
278 Коническая поверхность
280, 282 Отверстия
283 Центр
284 Отверстие
285 Центр
286 Балансировочные элементы

1. Ротор (200) паровой турбины, содержащий:
по меньшей мере, одну опорную часть (202), содержащую роторную часть и вставляемую часть, проходящую из роторной части и содержащую радиально внешнюю поверхность; и
секцию парового тракта (214), содержащую фланец, проходящий из, по меньшей мере, одного ее конца (230), при этом фланец содержит радиально внутреннюю поверхность, образующую отверстие, выполненное с возможностью размещения в нем вставляемой части так, что внешняя поверхность вставляемой части располагается смежно с внутренней поверхностью фланца для обеспечения соединения опорной части с секцией парового тракта, при этом фланец содержит концевую поверхность, содержащую множество расположенных по окружности отверстий, выполненных с возможностью размещения в них крепежного устройства, которое соединяет опорную часть с секцией парового тракта, и второе множество расположенных по окружности отверстий, выполненных с возможностью размещения в них центрирующего устройства для выравнивания опорной секции и секции парового тракта, причем центры первого множества отверстий и второго множества отверстий расположены на, по существу, одинаковом расстоянии от центральной оси вращения ротора.

2. Ротор по п.1, в котором, по меньшей мере, одна опорная часть (202) дополнительно содержит:
фланцевую часть (262), расположенную радиально наружу от роторной части и предназначенную для обеспечения площади для крепления опорной части к секции парового тракта.

3. Ротор по п.2, в котором фланцевая часть (262) дополнительно содержит:
крепежную систему, выполненную с возможностью соединения, по меньшей мере, одной опорной части (202) с, по меньшей мере, одной секцией (214) парового тракта;
центрирующую систему, выполненную с возможностью обеспечения выравнивания фланцевой части, по существу, в осевом направлении и концентрически с центральной осью вращения ротора; и
балансировочную систему, выполненную с возможностью уменьшения вибрации в роторе.

4. Ротор по п.3, в котором балансировочная система дополнительно содержит:
отверстия (284), по меньшей мере, одного балансировочного элемента, расположенные по окружности вокруг внешней поверхности (278) фланцевой части (262); и, по меньшей мере, один балансировочный элемент (286).

5. Ротор по п.3, в котором центрирующая система дополнительно содержит:
отверстия (254), по меньшей мере, одного центрирующего устройства, расположенные по окружности вокруг внешней поверхности (278) фланцевой части (262); и по меньшей мере, одно центрирующее устройство (256).

6. Ротор по п.3, в котором крепежная система дополнительно содержит:
по меньшей мере, одно отверстие (250), расположенное по окружности вокруг внешней поверхности (278) фланцевой части (262) и имеющее основную глубину отверстия и глубину рассверливания; и
по меньшей мере, один крепежный элемент (252), дополнительно содержащий головную часть (241) и стержневую часть (243).

7. Ротор по п.6, в котором, по меньшей мере, один крепежный элемент (252) представляет собой болт, имеющий головную часть (241) и стержневую часть (243), предназначенный для соединения опорной части (202) с секцией (214) парового тракта.

8. Ротор по п.5, в котором, по меньшей мере, одно центрирующее устройство (256) представляет собой штифт, имеющий первый конец и противоположный второй конец, предназначенный для облегчения сборки ротора.

9. Ротор по п.1, в котором вставляемая часть (260) соединена с секцией (214) парового тракта посредством посадки с натягом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газотурбинным силовым установкам легких и беспилотных летательных аппаратов, а именно к конструкции газогенераторов газотурбинных двигателей (ГТД).

Изобретение относится к усовершенствованию прокладки удлиненной формы, которая располагается между хвостовиком лопатки и дном паза. .
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к деталям рабочего колеса, которые используются в изделиях топливной системы жидкостных ракетных двигателей.

Изобретение относится к компрессору, в частности вентилятору турбореактивного двигателя, содержащему ступицу (36) и множество лопаток, каждая из которых жестко закреплена своим основанием (16) на ступице.

Изобретение относится к области турбостроения. .

Изобретение относится к роторам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. .

Изобретение относится к роторам турбин низкого давления газотурбинных двигателей авиационного применения. Ротор турбины низкого давления газотурбинного двигателя включает рабочие колеса с дисками, рабочими лопатками и внешними лабиринтами. Каждый из внешних лабиринтов с помощью болтового соединения установлен на выносном фланце соответствующего обода диска со стороны входной кромки рабочей лопатки. Также каждый лабиринт содержит фланец, выполненный с возможностью примыкания к радиальным выступам замкового соединения диска. Фланец имеет в поперечном сечении L-образную форму. Замковое соединение каждого диска выполнено с осевыми выступами, направленными в сторону входной кромки рабочей лопатки. Осевые выступы расположены таким образом, что отношение величины внутренних диаметров осевых выступов к величине радиального зазора между осевыми выступами и L-образным фланцем внешнего лабиринта составляет 300…8000. Изобретение позволяет повысить надежность ротора турбины низкого давления за счет снижения температуры обода диска и исключения повышенных вибронапряжений консольной части внешнего лабиринта. 3 ил.

Изобретение относится к роторам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Ротор турбины газотурбинного двигателя включает конический фланец диска, конический фланец вала и кольцевые фланцы лабиринтов, фиксируемые между собой при помощи болтовых соединений. Кольцевые фланцы лабиринтов содержат одинаковые выемки. Выемки выполнены таким образом, что болтовые соединения, фиксирующие конический фланец диска, конический фланец вала и кольцевые фланцы лабиринтов, чередуются с болтовыми соединениями, фиксирующими конический фланец диска и конический фланец вала. Конический фланец диска снабжен внешним и внутренним осевыми кольцевыми ребрами, охватывающими ответное кольцевое ребро конического фланца вала. Гайки всех болтовых соединений расположены со стороны установки конического фланца диска. Изобретение позволяет повысить надежность и снизить вес ротора турбины газотурбинного двигателя за счет увеличения радиальной и осевой жесткости болтового соединения диск-вал и исключения дополнительных конструктивных элементов для крепления фланцев лабиринтов на роторе. 5 ил.

Вентилятор для газотурбинного двигателя летательного аппарата содержит входной конус газотурбинного двигателя, диск вентилятора, а также лопатки вентилятора, установленные на упомянутом диске, с которым они вращаются относительно оси вращения вентилятора. Конус имеет наружную поверхность, предназначенную быть продолженной трактом газотурбинного двигателя. Также вентилятор содержит балансировочную систему, связанную с возможностью вращения с диском вентилятора относительно упомянутой оси вращения. Балансировочная система оборудована множеством отверстий для размещения грузов, расположенных на расстоянии друг от друга по окружности, и также содержит по меньшей мере один балансировочный груз, установленный в одном из упомянутых отверстий для размещения. Балансировочная система включает в себя крепежные средства, оказывающие нажим, прижимая упомянутый балансировочный груз к нижней части его отверстия для размещения груза. Отверстие выполнено глухим во входном конусе, с тем чтобы быть открытым внутрь последнего. Изобретение позволяет оптимизировать аэродинамический профиль наружной поверхности вентилятора. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Ротор с компенсатором дисбаланса содержит рабочее колесо ступени турбомашины и компенсатор дисбаланса колеса в виде балансировочного груза, выполненного в форме сегмента с круговыми внешней и внутренней поверхностями и стопорным элементом. Ротор имеет, по меньшей мере, с одной стороны в теле колеса выемку с кольцевыми внешним и внутренним поднутрениями. Снаружи по торцу колеса напротив внешнего поднутрения выполнен кольцевой выступ с пазами, а напротив внутреннего поднутрения - наружный бурт. Сегмент внешней конической и внутренней поверхностями установлен в поднутрениях выемки колеса и зафиксирован отгибом стопорного элемента в паз выступа. Ось паза расположена в плоскости продольной оси колеса под углом к последней. При работе турбомашины балансировочный груз своей конической поверхностью контактирует со скольжением с конической поверхностью внешнего поднутрения выемки диска и надежно поджимается центробежными силами своей торцевой поверхностью к торцевой поверхности колеса. Изобретение позволяет упростить балансировку ротора, например рабочего колеса ступени турбомашины, за счет исключения его снятия со станка при балансировке, уменьшить нагрузки на подшипники ротора и увеличить быстроходность турбомашины за счет повышения точности и стабильности балансировки колеса, повысить надежность крепления балансировочного груза в колесе и срока службы колеса турбомашины. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к роторам турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Ротор турбомашины включает диск турбины, установленный на валу задним фланцем. Диск турбины зафиксирован установленной на валу гайкой, выполненной с радиальным фланцем, размещенным с передней стороны ступицы диска. На радиальном фланце гайки зафиксированы радиальным ребром с помощью болтового соединения лабиринт и сотовый фланец. Лабиринт зафиксирован с помощью осевого выступа в окружном направлении относительно установленной в радиальном отверстии вала втулки. Между радиальным фланцем и резьбовым хвостовиком гайки выполнены наклонные к оси ротора перемычки с образованием перед хвостовиком гайки увеличенных в окружном направлении выступов. Выступы перемычек образуют между собой прямоугольные, радиальные, расположенные на равных между собой расстояниях пазы. Изобретение позволяет повысить ремонтопригодность ротора турбомашины при снижении его веса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Механизм содержит пару воздушных винтов противоположного вращения, турбину привода, соединенный с ней вал, неподвижный кожух, служащий опорой турбине посредством вала и двух подшипников, а также трансмиссию и втулку. Трансмиссия содержит планетарную зубчатую передачу, включающую центральное планетарное зубчатое колесо, приводимое в движение турбиной, планетарное водило, оснащенное зубчатыми колесами-сателлитами, входящими в зацепление с планетарным зубчатым колесом, и внешний венец, входящий в зацепление с зубчатыми колесами-сателлитами. Планетарное водило приводит в движение один из воздушных винтов, а внешний венец - другой воздушный винт. Втулка соединена с турбиной и с планетарным зубчатым колесом для его привода и окружена валом, причем между втулкой и валом имеется зазор. Втулка выполнена более гибкой при изгибе, чем вал, так что она изгибается, когда к планетарному зубчатому колесу в радиальном направлении прикладываются неуравновешенные силы. Расстояние между одним из подшипников и планетарным зубчатым колесом меньше, чем расстояние между двумя подшипниками. Изобретение позволяет снизить механические напряжения в зубчатой передаче, а также повысить ее надежность. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Ротор турбины высокого давления включает диск, установленный фланцем, расположенным со стороны выходной кромки рабочей лопатки, на размещенной на валу втулке. На противоположной от диска стороне втулки выступами радиального ребра установлен лабиринт с уплотнительными гребешками. Фланец диска совместно с выступами, выполненными на радиальном ребре лабиринта, зафиксирован на втулке шпильками с расположенными по краям шпилек передней и задней гайками. Между выступами радиального ребра выполнены открытые к периферии выборки с размещенными в них задними гайками крепления шпилек с установленными под гайками шайбами или балансировочными грузиками. Все шпильки выполнены одинаковой длины, а на каждом выступе и в каждой выборке расположена только одна задняя гайка. Толщина шайбы под гайкой, осевая толщина выступа радиального ребра лабиринта и толщина установочного фланца балансировочного грузика выполнены одинаковыми. Изобретение позволяет повысить надежность ротора турбины высокого давления, а также уменьшить его вес и осевые габариты. 5 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а именно, к изготовлению сектора газотурбинного двигателя. Способ изготовления сектора колеса газотурбинного двигателя (11), содержащего лопатки (9), установленные в полках (7, 8) лопаток включает изготовление лопаток (9) отдельно от полок (7, 8) лопаток; приготовление смеси металлического порошка с термопластическим связующим материалом; впрыскивание смеси в литейную форму для получения заготовок полок (7, 8) лопаток; удаление связующего материала из заготовок полок (7, 8) лопаток; соединение лопаток (9) с заготовками полок (7, 8) лопаток путем установки лопаток (9) между внутренней (8) и внешней (7) полками лопаток. Концы лопаток (9) устанавливают в ложементы, выполненные в полках (7, 8) лопаток; спекание с получением сектора колеса газотурбинного двигателя (11) соединенного сектора (11). Обеспечивается качественное соединение лопаток с полками лопаток колеса газотурбинного двигателя. 3 ил.

Изобретение относится к турбинам турбореактивных двигателей повышенной степени двухконтурности. Турбина турбореактивного двигателя включает статор, роторы высокого и низкого давлений с размещенным между ними межвальным уплотнением, содержащим установленный на валу ротора высокого давления фланец и ответный ему лабиринт на валу ротора низкого давления. Фланец выполнен S-образным в поперечном сечении и расположен с внутренней стороны роторного лабиринта, установленного на хвостовике вала ротора высокого давления и фиксирующего в осевом направлении посредством резьбового хвостовика внутреннее кольцо роликоподшипника ротора высокого давления. Фланец зафиксирован в радиальном направлении цилиндрической внутренней поверхностью роторного лабиринта, а в осевом направлении - торцевой поверхностью хвостовика вала ротора высокого давления, с одной стороны, и расположенным на роторном лабиринте стопорным разжимным кольцом, с другой стороны. Передний и задний по потоку газа хвостовики фланца посредством шлицов соединены соответственно с валом ротора высокого давления и роторным лабиринтом. Ответный фланцу лабиринт на валу ротора низкого давления выполнен с цилиндрическим осевым кольцевым ребром, пластически деформированным и установленным с упором в выемки вала ротора низкого давления. Изобретение позволяет повысить надежность и ремонтопригодность турбины турбореактивного двигателя. 3 ил.

Изобретение относится к роторам турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Ротор турбомашины включает диск турбины, соединенный с валом компрессора болтовым соединением, и втулку, расположенную с внутренней стороны ступицы диска. Втулка состоит из подвижной и неподвижной частей. Хвостовик неподвижной части выполнен с кольцевым ребром и кольцевой канавкой. Подвижная часть расположена со стороны болтового соединения и выполненной с возможностью осевого сдвига. Передний хвостовик подвижной части втулки выполнен с уплотнительными кольцами и зафиксирован в радиальном направлении компрессорной втулкой. Задний хвостовик подвижной части втулки выполнен с осевыми пазами и радиальными выступами. Задний хвостовик подвижной части втулки зафиксирован в радиальном направлении кольцевым ребром неподвижной части втулки. В окружном направлении задний хвостовик подвижной части втулки зафиксирован радиальными ребрами хвостовика неподвижной части втулки, входящими в осевые пазы хвостовика подвижной части втулки. В осевом направлении задний хвостовик подвижной части втулки зафиксирован радиальными выступами, входящими во внутреннюю кольцевую канавку хвостовика неподвижной части втулки. Изобретение позволяет повысить надежность и технологичность конструкции ротора турбомашины. 5 ил.
Наверх