CZ20011372A3 - Způsob výroby statorové mezistěny u parní turbíny a takto vyrobená statorová mezistěna - Google Patents

Description

Způsob výroby statorové mezistěny u parní turbiny a takto vyrobená statorová mezistěna

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby statorové mezistěny u parní turbíny nebo plynového expandéru.

Vynález se rovněž týká statorové mezistěny pro parní turbínu nebo plynový expandér.

Dosavadní stav techniky

Parní turbíny jsou jak známo stroje, do kterých je přiváděna pára, zejména vodní pára, přičemž jsou tyto stroje vhodné pro převádění části kinetické energie, získávané z následující expanze páry nebo předem stlačeného plynu, na mechanickou práci.

V takových strojích pak zejména předem přehřátá nebo nasycená pára, popřípadě stlačený plyn, expanduje v turbíně prostřednictvím průchodu přes několik střídavých statorových a rotorových stupňů.

Rotorové stupně jsou integrální s hřídelem motoru, na který přenášejí celkový kroutící moment, přičemž statorové stupně slouží k přivádění proudu páry nebo plynu za vhodných podmínek na vstup rotorových lopatek.

Stator sestává ze soustavy statorových lopatek, přičemž je mezi každou dvojici těchto statorových lopatek umístěna příslušná tryska.

Všechny statorové lopatky příslušného stupně jsou připevněny ke skříni turbíny a vnitřně ke vhodnému upevňovacímu prvku, který je obvykle nazýván kupole.

Běžně známý způsob konstrukce a montáže statorových částí parních turbín nebo plynových expandérů známé konstrukce je založen na následujícím obráběcím cyklu.

Nejprve jsou vyrobeny lopatky z tažené tyče, odříznuté na příslušnou velikost a obrobené na koncích pro vytvoření __________přípojky ke skříni a čepu pro připevněni ke kopuli.__________

Skříň má obvykle dutinu ve tvaru písmene C, uvnitř které jsou lopatky uspořádány po obvodu. ,

Rozteč mezi jednotlivými lopatkami je zajišťována rozpěrnými patkami, které postupují stejné koncové obrábění, jako lopatky pro ukotvení ke skříni.

Lopatky a rozpěrné patky jsou tak montovány střídavě do štěrbin, vytvořených ve skříni turbíny.

Příslušně perforovaný prstenec je poté namontován na druhý konec lopatek, přičemž je jeho ukotvení zajištěno přinýtováním čepů na lopatkách k prstenci.

Zde je však nutno konstatovat, že shora popsaný systém montáže statorového stupně vyžaduje značné množství ruční práce, takže montáž zabírá velmi dlouhou dobu, přičemž kvalita výsledku závisí na schopnostech jednotlivých pracovníků.

Kromě toho, přestože tento výrobní způsob se v průběhu let poměrně osvědčil, není již dnes zcela slučitelný se současnými požadavky na snižování konstrukční doby a na opakovatelnost postupu, které jsou charakteristické pro typické specifické podmínky současného konkurenčního trhu.

A konečně je nutno poznamenat, že případná demontáž tohoto typu statorového stupně, pokud je například nutno provést výměnu určité součásti, rovněž vyžaduje značné množství času, a to zejména z důvodu vysokého počtu součástí.

Podstata vynálezu

Úkolem předmětu tohoto vynálezu je proto vyvinout způsob výroby statorové mezistěny u parní turbíny nebo plynového expandéru, který umožní dosáhnout snížení konstrukční a montážní doby a příslušné obráběcí práce, v důsledku čehož bude rovněž dosaženo následujících výrazných finančních výhod.

Dalším úkolem předmětu tohoto vynálezu je vyvinout způsob konstrukce a pájení statorové mezistěny parní turbíny nebo plynového expandéru, který umožní, aby konstrukční chyby byly podstatně omezeny.

ΦΦ ι'·'· ·· ··'·· ΦΦ φ φ φ φ φ φ φ φ · φ ΦΦ φ φ φφφφ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ

A ještě dalším úkolem předmětu tohoto vynálezu je vyvinout způsob konstrukce a pájení statorové mezistěny parní !

turbíny nebo plynového expandéru, který umožní, aby následné operace při provádění oprav nebo výměny součástí byly výrazně zjednodušeny.

Těchto a ještě i dalších úkolů bylo v souladu s předmětem tohoto vynálezu dosaženo vyvinutím způsobu výroby statorové mezistěny u parní turbíny nebo plynového expandéru, který zahrnuje fázi přípravy dvou prstenců, obráběných samostatně pro vytvoření radiálních dutin, majících profil lopatek statorového stupně shora uvedené parní turbíny nebo plynového expandéru, a vhodných pro následné uložení shora uvedených lopatek, přičemž je vhodné množství pájecího materiálu ve formě pasty vloženo do shora uvedených dutin, a shora uvedená mezistěna je podrobena pájecí operaci v peci ve vakuu. _____________ ______________ _____ _______

V souladu s výhodným provedením předmětu tohoto vynálezu je shora uvedená fáze přípravy shora uvedených prstenců prováděna obráběním shora uvedených dvou prstenců samostatně prostřednictvím otryskávání proudem vody pro účely vytvoření shora uvedených radiálních dutin, majících profil lopatek, s pomocí číslicově řízeného strojního nástroje.

V souladu s dalším výhodným provedením předmětu tohoto vynálezu je shora uvedená fáze přípravy dutin ve shora uvedených prstencích prováděna řezáním shora uvedených dutin laserem.

Alternativně může být shora uvedená fáze přípravy dutin ve shora uvedených prstencích prováděna řezáním shora · · · · ··· • · · · · · 9 9· · 9 · 9 9 9 9·

9 9 9 · 9 9 99

99 99 ·9· 99999 uvedených dutin obráběním prostřednictvím elektronového výboj e.

V souladu s dalším výhodným provedením předmětu tohoto vynálezu je pájecí materiál ve formě pasty vkládán do shora uvedených dutin a do vůle mezi profilem lopatek a shora uvedenými dutinami v prstencích.

Následující operace pájení v peci za přítomnosti vakua napomáhá pronikání pájecího materiálu do vůle mezi profilem lopatek a uvedenými dutinami.

V souladu s ještě dalším výhodným provedením předmětu tohoto vynálezu pak po provedení pájecí operace je shora uvedená mezistěna obráběna z hlediska konečných rozměrů a je rozřezávána na dva poloprstence prostřednictvím obráběni elektronovým výbojem nebo laserem pro konečnou montáž do vnitřní skříně shora uvedené parní turbíny nebo shora uvedeného plynového expandéru.

Shora uvedená pájecí operace se s výhodou provádí v peci ve vakuu.

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byla rovněž dále vyvinuta statorová membrána pro parní turbínu, která obsahuje dva prstence, obráběné samostatně pro vytvoření radiálních dutin, majících profil lopatek a vhodných pro následné uložení shora uvedených lopatek, přičemž je vhodné množství pájecího materiálu ve formě pasty vloženo do shora uvedených dutin.

• 9 '9 9 • • 9 9 9 9 · 9 9 9 • · · 9 9 9 9·· 9 ·

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším podrobněji objasněn na příkladech jeho konkrétního provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:

obr. 1 znázorňuje schematický, čelní nárysný pohled v částečném řezu, přičemž řez je veden podél čáry I-I z obr. 2, na statorovou lopatku, náležející do soustavy statorových lopatek ve statorové mezistěně, přičemž je statorová lopatka upevněna na svém místě prostřednictvím způsobu podle tohoto vynálezu;

obr. 2 znázorňuje schematický pohled v částečném řezu, přičemž řez je veden podél čáry II-II z obr. 1, na statorovou 1opatku, znázorněnou na obr. 1; a obr. 3 znázorňuje schematický pohled ve směru šipky A z obr. 1 na dutinu, vyplněnou pájecím materiálem a určenou pro statorovou lopatku.

Příklady provedení vynálezu

Na vyobrazení podle obr.

je obecně znázorněna sestava, zahrnující statorovou membránu 10 a lopatky 11.

k ní připevněné

Při obráběcím procesu podle tohoto vynálezu je každá lopatka 11 připevněna na svých koncích ke dvěma prstencům 12! a 13, takže je vytvořena mezistěna 10.

Zejména je první konec každé lopatky 11 připevněn k vnitřnímu prstenci 12, zatímco druhý konec každé lopatky JLl je připevněn k vnějšímu prstenci 13.

Statorová mezistěna .10, která je takto vytvořena, je poté namontována do skříně parní turbíny nebo plynového expandéru, ve které byla předem vytvořena dutina pravoúhlého obdélníkovitého průřezu.

Je tak vytvořena statorová membrána 10 se dvěma prstenci 12 a 13, s výhodou kovanými, které jsou obráběny samostatně s pomocí procesu otryskávání vodou.

Tímto způsobem jsou vytvářeny radiální štěrbiny, které mají profil lopatek 11, a které jsou určeny pro následné uložení těchto lopatek 11.

Řezná operace je prováděna prostřednictvím číslicově řízeného obráběcího nástroje.

V souladu s celou řadou alternativních variant předmětu tohoto vynálezu může být obráběcí proces prováděn s pomocí laseru nebo prostřednictvím obrábění elektronovým výbojem.

Lopatky 11 jsou vždy vyráběny z tažené tyče, přičemž jsou_y přiřížnuty na shora uvedenou velikost, avšak nejsou strojně obráběny pro vytvoření horní dutiny pro jejich ukotvení do skříně, přičemž čep na druhém konci zde již není nadále přítomen.

Pájecí materiál 14 a 14/ ve formě pasty je vložen do dutin 15 a 15' a do vůle mezi profilem lopatek 11 a • · · · · · · ·· · · · • · · · · · · ··· ♦ · ♦ · · · ··· · · • · ··· · · · · · · · ·· ·· ·· ··· ·· ··· dujtinami 15 a 15^z ve vnějším prstenci 13 a ve vnitřním prstenci 12.

Pájení se provádí v peci za přítomnosti vakua a při řízené teplotě v souladu s parametry, uvedenými v dalším.

Lopatky 11 jsou upevněny provedením malých svarových housenek ze svařovacího materiálu (pouze na vnitřní straně prstence), a to tak, aby byla zajištěna stabilní poloha pro následující operace.

Pomocný přilnavý plátěný pás pro vstřikování pájecí pasty je uspořádán na vnějším a vnitřním průměru uvedených prstenců.

Pájecí materiál 14 a 14 ^z ve formě pasty je poté vstřikován do dutin 15 a 15^z, umístěných v prstencích, a to jak ze strany vnějšího prstence 12., tak i ze strany vnějšího prstence 13, přičemž musí být věnována pozornost regulaci vstřikovacího tlaku tak, aby nedošlo ke stoupání pastovitého pájecího materiálu 14 a 14/ až tak daleko, kde je mez rohů okraje štěrbiny, směřující do parního průtokového kanálu.

Pájení se provádí v peci za přítomnosti vakua, a to při tlaku menším, než 5 x 10^-3 toru.

Po pájení je statorová mezistěna 10 obráběna z hlediska jejích konečných rozměrů a je poté rozříznuta ha dva poloprstence, a to prostřednictvím obrábění elektronovým výbojem prostřednictvím drátu nebo laseru.

• ···

Konečná montáž do skříně je tak redukována pouze na jedinou fázi instalace uvedených dvou poloprstenců.

Znaky způsobu výroby statorové mezistěny u parní turbíny, kterého se týká předmět tohoto vynálezu, budou zcela zřejmé na základě následujícího popisu, z něhož budou rovněž vyplývat i příslušné výhody.

Následující závěrečné poznámky jsou určeny k podrobnějšímu vysvětlení shora zmíněných výhod předmětu tohoto vynálezu.

Shora uvedený vynález umožňuje instalovat v jediné mezistěně dva prstence, mezi nimiž jsou uspořádány lopatky statoru integrálně prostřednictvím pájení.

Předmětné řešení umožňuje využívat menšího počtu součástí, přičemž rovněž poskytuje výrazné zjednodušení postupů při výměně statorové mezistěny 10, pokud je to nezbytné.

Ve skutečnosti pak zejména významný aspekt statorové mezistěny 10 podle tohoto vynálezu spočívá v tom, že je nutno manipulovat pouze se dvěma součástmi, a to s horním poloprstencem a se spodním poloprstencem, namísto všech lopatek 11, jak je tomu u systémů, známých z dosavadního stavu techniky.

To znamená, že konečná montáž a jakákoliv případná náhrada či výměna mohou být provedeny ve značně zkrácené době, což vede ke snížení doby odstávky stroje a v důsledku toho i k úsporám finančních prostředků.

Kromě toho dochází ke zvýšeni konstrukční pevnosti statorové mezistěny, přičemž rovněž dochází ke zmenšení výrobních tolerancí, a to v důsledku automatizace výrobních postupů a odstranění manuální práce.

Pro obrábění štěrbin byla stanovena technologie otryskávání vodním proudem, a zejména technologie využívání číslicově řízených strojů, což umožňuje dosahování průměrné vůle o velikosti 0,05 až 0,2 mm na profilu lopatek 11, a to při zajištění úsporného obrábění a při dosahování přesných výsledků.

Je zcela zřejmé, že u způsobu výroby statorové mezistěny u parní turbíny, kterého se předmět tohoto vynálezu týká, je možno provádět celou řadu různých variant, aniž by došlo k úniku od principů novosti, zahrnutých v popsané vynálezecké myšlence.

A konečně je zcela zřejmé, že při praktickém uplatňování předmětu tohoto vynálezu mohou být materiály, tvary a rozměry jednotlivých popisovaných součástí jakéhokoliv typu, který vyhovuje daným požadavkům, přičemž mohou být nahrazeny z technického hlediska ekvivalentními prvky.

Claims (8)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby statorové mezistěny (10) u parní turbiny nebo plynového expandéru, vyznačující se tím, že zahrnuje fázi přípravy dvou prstenců (12, 13), obráběných samostatně pro vytvoření radiálních dutin (15, 15'), majících profil lopatek (11) statorového stupně shora uvedené parní turbíny nebo plynového expandéru, a vhodných pro následné uložení shora uvedených lopatek (11), přičemž je vhodné množství pájecího materiálu (14, 14') ve formě pasty vloženo do shora uvedených dutin (15, 15'), a shora uvedená mezistěna (10) je podrobena pájecí operaci v peci ve vakuu.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že shora uvedená fáze přípravy shora uvedených prstenců (12, 13) je prováděna obráběním shora uvedených dvou prstenců (12, 13) samostatně prostřednictvím otryskávání proudem vody pro účely vytvoření shora uvedených radiálních dutin (15, 15'), majících profil lopatek (11), s pomocí číslicově řízeného strojního nástroje.

3. Způsob podle ^x nároku 1, vyznačující se tím, že shora uvedená fáze přípravy dutin (15, 15') ve shora uvedených prstencích (12, 13) je prováděna řezáním shora uvedených dutin (15, 15') laserem.

4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že shora uvedená fáze přípravy dutin (15, 15') ve shora uvedených prstencích (12, 13) je prováděna řezáním shora uvedených dutin (15, 15') obráběním prostřednictvím elektronového výboje.

5. Způsob podle nároku 1, vyznačuj i c i s e t i m , že pájecí materiál (14, 14 ') ve formě pasty je vkládán do shora uvedených dutin (15, 15') a do vůle mezi profilem lopatek (11) a shora uvedenými .dutinami (15, 15')

v prstencích (12, 13).

6. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že po provedení pájecí operace je shora uvedená mezistěna (10) obráběna z hlediska konečných rozměrů a je rozřezávána na dva poloprstence prostřednictvím obrábění elektronovým výbojem nebo laserem pro konečnou montáž do vnitřní skříně shora uvedené parní turbíny nebo shora uvedeného plynového expandéru.

7. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že shora uvedená pájecí operace se provádí v peci ve vakuu.

8. Statorová membrána (10) pro parní turbínu, vyznačující se tím, že obsahuje dva prstence (12, 13), obráběné samostatně pro vytvoření radiálních dutin (15, 15'), majících profil lopatek (11) a vhodných pro následné uložení shora uvedených lopatek (11) , přičemž je vhodné množství pájecího materiálu (14, 14') ve formě pasty vloženo do shora uvedených dutin (15, 15').