CS237338B2 - Rectifying blades for steam turbines - Google Patents

Description

Vynález se týká soustavy usměrňovačích lopatek pro rozbíhavé proudové paprsky parních turbin, obsahující lopatky umístěné mezi podlahou a stropem a jejichž vnější líc a vnitřní líc jsou tvořeny v podstatě přímkovými povrchovými čarami.

V soustavách známých usměrňovačích lopatek jsou povrchové čáry tvořící vnější líc a vnitřní líc lopatek ortogonálami к základně a svírají úhel blízký úhlu 90° + θ se stropem, přičemž Θ je úhel rozbíhavosti proudového paprsku.

V těchto lopatkových sestavách jsou druhotné ztráty v blízkosti vrcholu proudového paprsku tím větší, čím větší je úhel Θ.

Zmenšení těchto ztrát umožňuje vynález, jehož podstatou je, že povrchové čáry lopatek svírají se stropem a se základnou úhel blízký úhlu 90° ~.

Toto uspořádání vedé samozřejmě ke vzniku přídavné ztráty u základny ve srovnání s klasickou konstrukcí, ale zmenšuje podstatně ztrátu u stropu, takže součet ztrát u stropu a u základny podle vynálezu je menší, něž .je tomu u klasické konstrukce.

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popise_.,s.....o_dvQláním na připojené výkresy, ve kterých značí obr. 1 axiální řez parní turbinou s rozbíhavým proudovým paprskem, obr. 2 pohled shora na soustavu usměrňovacích lopatek, obr. 3 řez rovinou А—В z obr. 2 v případě, kdy proudový paprsek je válcovitý, obr. 4 stejný řez v případě, kdy je proudový paprsek rozbíhavý, obr. 5 řez rovinou X—Y v úrovni XI Y1 z obr. 4, obr. 6 grafické znázornění lopatky při klasické lopatkové soustavě a obr. 7 grafické znázornění lopatky při lopatkové soustavě podle vynálezu.

Obr. 1 ukazuje parní turbinu, jejíž proudové paprsky mají tvar rozbíhavý ve směru toku. Tato turbina má po sobě následující pevné a pohyblivé lopatkové soustavy.

Soustava usměrňovačích lopatek 1 posledního stupně obsahuje lopatky 2, uložené mezi válcovou základnou 3 a kuželovým stropem 4, svírajícím úhel Θ s osou O—0‘ turbiny. Tento úhel Θ je obzvláště velký u posledního stupně nízkotlaké části turbiny. Když je požadováno používat koncové pohyblivé lopatky o velké výšce, tato rozbíhavost je navíc ještě zdůrazňována.

Ve známých turbinách leží hodnoty úhlu Θ v úrovni soustavy usměrňovačích lopatek posledního stupně obvykle mezi 25° a 70°.

Na obr. 2 je znázorněna v pohledu shora lopatková soustava 1 se dvěma po sobě následujícími lopatkami 2, 2‘. Proudový paprsek je omezován vnitřním lícem lopatky 2, vnějším lícem lopatky 2* a stropem a základnou. Minimální vzdálenost S_o mezi obě ma sousedními lopatkami 2, 2* vychází z konce a únikového okraje lopatky 2 až do bodu b na vnějším líci lopatky 2‘, přičemž kružnice se středem a a s poloměrem <5₀ se dotýká v bodě b vnějšího líce lopatky 2*. Místo v prostoru po celé výšce lopatek 2 a 2‘ v segmentech vymezovaných koncem a a bodem b poskytuje minimální průchozí profil mezi dvěma po sobě následujícími lopatkami.

Když je úhel Θ zanedbatelný, má tento profil v podstatě tvar kruhové výseče ai bi bs as, kde vrcholy ai a bi se nacházejí na základně 3 a vrcholy as a bs se nacházejí na stropě 4, přičemž tato výseč je vymezována základnou 3, stropem 4, únikovým okrajem lopatky 2 a vnějším lícem lopatky 2‘, jak ukazuje obr. 3.

Celý válcový řez XY okolo osy turbiny v případě obr. 3 se dotýká všech lopatek, bez ohledu na to, ve kterém místě výšky lopatek je tento řez veden.

Když je úhel Θ velký, má minimální průchozí profil toku tvar čtyřúhelníka ai bi bs as (za podmínky zanedbání křivosti stran ai bi na základně a as bs na stropě 4), který se značně liší od profilu znázorněného na obr. 3, a to přítomností trojúhelníka as bs cs, kdy spojnice bs cs je rovnoběžka se stranou ai bi, jak ukazuje obr< 4.

Úhel A, svíraný stranami as bs a cs bs trojúhelníka se tím více blíží úhlu Θ čím menší je úhel al S proudového paprsku svíraný s čelem mříže. Čím menší je totiž úhel alS, tím více se přibližuje řez procházející body a a b к řezu I—I.

Každý válcový řez XY, souosý s osou turbiny, jako X2 Y2 vedený v úrovni nižší než je spojnice bs cs, protíná lopatky. Naproti tomu každý řez XY jako XI Yl, vedený v části lopatky mezi body as a cs protíná lopatku 2, a neprotíná již lopatku 2‘. Tento řez je patrný z obr. 5.

Průtokový profil je určován na jedné straně vnitřním lícem lopatky 2 a na druhé straně vnějším lícem lopatky 2* v první části b‘bo a potom stropem od bo do b“.

V důsledku zvětšení tloušťky bob“ á‘, přičemž a* je průsečík únikového okraje lopatky 2‘ válcem XI Yl, kdy řezová rovina je vedena mezi as a cs, dochází к velkým ztrátám při rozpínání páry, procházející trojúhelníkem as bs cs.

Na obr. 6 je znázorněna klasická lopatka. Povrchové čáry, v podstatě přímkové (1, m, n] tvořící povrchy vnějšího líce a vnitřního líce, jsou ortogonálami к základně a svírají úhel Θ 90° se stropem 4.

Na obr. 7 je soustava usměrňovačích lopatek nakloněna tak, že povrchové čáry 1, m, n svírají se stropem 4 a se základnou 3 úhel + 90°.

Claims (1)

1. pRedmEt vynalezu

   Usměrňovači lopatky pro rozbíhavé proudové paprsky parní turbiny, obsahující lopatky umístěné mezi základnou a stropem a jejichž vnější líc a vnitřní líc jsou tvořeny v podstatě přímkovými povrchovými ča-Г co φ I СЧ rami, vyznačená tím, že povrchové Čáry m, n) lopatek (2) svírají se stropem (4) se základnou (3) úhel v podstatě 90° kde Θ je úhel rozbíhavosti proudového paprsku.