CZ300244B6 - Rybinový spoj - Google Patents

Abstract

Rybinový spoj zahrnuje cepový rybinový díl (14) upravený na obežném kole rotoru (12) a drážkový rybinový díl (18) upravený na lopatce. Cepový rybinový díl (14) je uzpusobený pro prijímání drážkového rybinového dílu (18) ve smeru tangenciálním vzhledem k obežnému kolu (12) rotoru. Cepový rybinový díl (14) zahrnuje množství kotev (28, 30, 32, 34; 128, 130, 132) usporádaných na protilehlých stranách roviny kolmé k ose a rozdelující cepový rybinový díl (14) na dve poloviny, pricemž každá kotva (28, 30, 32, 34; 128, 130, 132) vykazuje radiálne dovnitr orientovanou povrchovou plochu (22). Povrchové plochy (22) na každé z protilehlých stran uvedené roviny vymezují úhly (.alfa.) rozevírající se smerem od této roviny a smerem k a od uvedené osy. Úhly povrchových ploch každé dvojice kotev (28, 30, 32, 34; 128, 130, 132) na každé z protilehlých stran roviny jsou navzájem stejné. Cepový rybinový díl (14) má dutinu (41; 139) prilehlou k základne a na jejích protilehlých stranách. Každá dutina (41, 139) má axiálne celne orientovanou povrchovou plochou (43; 141) zkosenou radiálne smerem dovnitr vzhledem k uvedené rovine a drážkový rybinový díl (18, 38, 138) vykazuje výstupek (52; 152) pro zavádení do dutiny (41; 139) cepového rybinového dílu (14, 36, 136). Tento výstupek (52, 152) vykazuje axiálne celne orientovanou povrchovou plochu (53; 153) zkosenou radiálne smerem dovnitr vzhledem k uvedené rovine v úhlu vetším než úhel úkosu zkosené povrchové plochy dutiny (41, 139) cepového rybinového dílu (14, 36, 136).

Description

Rybinový spoj

Oblast techniky

Předložený vynález se týká uspořádání turbín a zejména rybinových spojů mezi oběžným kolem a turbínovými lopatkami rotoru parní turbíny. Konkrétně se pak týká rybinového spoje mezi oběžným kolem a lopatkou rotoru otočného kolem osy, kteiý zahrnuje čepový rybinový díl upravený na oběžném kole rotoru a drážkový rybinový díl upravený na lopatce. Čepový rybinový díl je uzpůsobený pro přijímání drážkového rybinového dílu ve směru tangenciálním vzhledem k oběžnému kolu rotoru. Čepový rybinový díl zahrnuje množství po obvodu se rozkládajících kotev uspořádaných na protilehlých stranách roviny kolmé k ose a rozdělující čepový rybinový díl na dvě poloviny. Každá kotva vykazuje obecně radiálně dovnitř orientovanou povrchovou plochu. Uvedené povrchové plochy alespoň dvojice kotev na každé z protilehlých stran uvedené roviny vymezují úhly rozevírající se směrem od této roviny a směrem ka od uvedené osy, přičemž úhly povrchových ploch každé dvojice kotev na každé z protilehlých stran roviny jsou navzájem stejné.

Dosavadní stav techniky

Způsob spojování turbínových lopatek a oběžných kol rotoru parní turbíny na rybinu je ze stávajícího stavu techniky velmi dobře známý. Bylo zjištěno, že běžná rybinová uspořádání s tangenciálním zaváděcím vstupem požívaná pro spojování koncových stupňů nízkotlako vých rotorů pracujících v prostředí kontaminované páry podporují tvoření trhlin a praskání vlivem koroze napětím (SCO). Tvoření trhlin a praskání vlivem koroze napětím urychlující úrovně napětí, která působí v oblastech koutových zaoblení kotev typických rybinových konfigurací. Za normálního stavu jsou tato napětí akceptovatelná, ale v kombinaci s kontaminovanou párou mohou iniciovat tvoření trhlin, přičemž tyto trhliny mohou, v případě jejich nezjištění, narůstat až do velikostí, která bude způsobovat porušení kotev oběžného kola. V extrémních případech dojde k porušení všech kotev a následnému uvolňování lopatek od rotoru. Na základě dlouhodobé zkušenosti s rybinovými spoji typu turbínová lopatka/oběžné kolo bylo zjištěno, že ke vzniku trhlin dochází u kotev oběžného kola, zatímco u kotev lopatek se tyto trhliny nevyskytují. Uvedená skutečnost je pravděpodobně důsledkem toho, že se pro zhotovování nízkotlakých rotorů používají

NiCrMoV oceli a nízkolegované oceli podobného typu, které jsou mnohem méně odolné vlivu SCC než oceli se směrným obsahem 12 % Cr, které se používají pro zhotovování lopatek. Oceli použité pro oběžná kola poskytují celkově optimální kombinaci vlastností z hlediska požadavků konstrukčního provedení nízkotlakého rotoru. Vzhledem k tomu je vysoce účinným prostředkem pro vyhnutí se nebo eliminování vlivu SCC v typickém nízkotlakém parním prostředí redukce napětí působících v rybinovém dílu oběžného kola na přijatelné úrovně. Potom v případě, kdy se maximální napětí v součástech pracujících v korozním prostředí pohybuje na hodnotách nižších než mez pevnosti příslušného materiálu v kluzu, je odolnost tohoto materiálu vůči SCC značně zvýšena.

Konkrétní konstrukční provedení rybinových spojů turbínových lopatek a oběžného kola rotorů parních turbín byla popsána a znázorněna v patentových dokumentech US 5 474 423, US 5 494 408 a US 5 531 569 téhož přihlašovatele. Konstrukční provedení rybinového spoje podle patentového dokumentu US 5 474 423 zahrnuje na oběžném kole rotoru upravené čtyři kotvy, jejichž tloušťka se od radiálně směrem vně nejdále uspořádané kotvy k radiálně směrem dovnitř nejblíže uspořádané kotvě snižuje. Kromě toho jsou mezi úseky zúžených krčků rybinového dílu oběžného kola rotoru a spodními povrchovými plochami nad nimi uspořádaných kotev upravená koutová zaoblení, s různými poloměry, neboli, jinak řečeno složená koutová zaoblení, jejíchž účelem je snížit koncentrace napětí prostřednictvím zvětšených poloměrů koutových zaoblení. Další charakteristické znaky tohoto ze stavu techniky známého konstrukčního provede55 ní zahrnují rovinnou povrchovou plochu na radiálně vně nejdále uspořádané povrchové ploše kot-1CZ 300244 B6 vy a kombinaci různých tvarových konfigurací složených koutových zaoblení. Podle patentového dokumentu US 5 494 408 jsou mezi kotvami upravená koutová zaoblení různých navzájem odlišných poloměrů. Patentový dokument US 5 531 569 popisuje konkrétní poloměry složených koutových zaoblení.

Dále jsou známá různá jiná řešení např. z US 6 142 737, EP 291725, US 5 147 180. Žádná z nich však nejsou s ohledem na jejich obsah a na rozsah dále nárokovaného předmětu ochrany považována za relevantnější než výše uvedený stav techniky.

Podstata vynálezu

Nevýhody výše uvedeného stavu techniky jsou řešeny rybinovým spojem mezi oběžným kolem a lopatkou rotoru otočného kolem osy, který zahrnuje čepový rybinový díl upravený na oběžném kole rotoru a drážkový rybinový díl upravený na lopatce. Čepový rybinový díl je uzpůsobený pro přijímání drážkového rybinového dílu ve směru tangenciálním vzhledem k oběžnému kolu rotoru. Čepový rybinový díl zahrnuje množství po obvodu se rozkládajících kotev uspořádaných na protilehlých stranách roviny kolmé k ose a rozdělující čepový rybinový díl na dvě poloviny, přičemž každá kotva vykazuje obecně radiálně dovnitř orientovanou povrchovou plochu. Uvedené povrchové plochy alespoň dvojice kotev na každé z protilehlých stran uvedené roviny vymezují úhly rozevírající se směrem od této roviny a směrem k a od uvedené osy, přičemž úhly povrchových ploch každé dvojice kotev na každé z protilehlých stran roviny jsou navzájem stejné. Podle vynálezu má čepový rybinový díl dutinu přilehlou k základně a na jejich protilehlých stranách.

- Každá dutina má axiálně čelně orientovanou povrchovou plochu zkosenou radiálně směrem dovnitř vzhledem k uvedené rovině a drážkový rybinový díl vykazuje výstupek pro zavádění do dutiny čepového rybinového dílu. Tento výstupek vykazuje axiálně čelně orientovanou povrchovou plochu zkosenou radiálně směrem dovnitř vzhledem k uvedené rovině v úhlu větším než úhel úkosu zkosené povrchové plochy dutiny čepového rybinového dílu.

Výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že povrchové plochy a obecně radiálně směrem vně orientované úseky radiálně směrem dovnitř pod nimi uspořádaných kotev jsou spojené prostřednictvím úseků zúžených krčků, a prostřednictvím koutových zaoblení upravených mezi těmito úseky zúžených krčků a uvedenými povrchovými plochami.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že radiální tloušťka každé kotvy se od radiálně vně nejdále uspořádané kotvy k radiálně vnitřně nejblíže uspořádané kotvě zvětšuje.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá vtom, že čepový iýbmový díl má na každé z protilehlých stran uvedené roviny alespoň tři kotvy.

Poslední výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že čepový rybinový díl má na každé z protilehlých stran uvedené roviny čtyři kotvy.

Jinými slovy se podle předloženého vynálezu navrhuje konstrukční provedení rybinového spoje mezi turbínovou lopatkou a oběžným kolem rotoru, který snižuje velikost koncentrovaných napětí způsobovaných působením odstředivé síly lopatek na koutová zaoblení kotev oběžného kola, a který umožňuje použití větších poloměrů koutových zaoblení kotev, což ve svém důsledku zajišťuje další redukci koncentrace napětí. V souladu se základním aspektem předloženého vynálezu jsou styčné povrchové plochy oběžného kola rotoru, tj. obecně radiálně směrem dovnitř orientované povrchové plochy nacházející se na spodních stranách kotev oběžného kola vytvořené se stejnými úhly zešikmení v případě každé kotvy rybinového dílu na různých poloměrech vzhledem k délce tohoto tybinového dílu. Bude oceněno, že otáčení rotoru bude způsobovat vyvíjení odstředivých sil na lopatkách, které působí na rybinový díl prostřednictvím styčných povrchových ploch podél spodních stran kotev oběžného kola. Působení těchto odstředivých sil vyvolává v rybinových dílech napětí, přičemž maximální napětí působí právě v oblastech kouto-2CZ 300244 B6 vých zaoblení kotev. Opatření zešikmených povrchových ploch zajišťuje redukci koncentrace napětí pro daný poloměr a výslovně umožňuje použití větších poloměrů koutových zaoblení kotev, což ve svém důsledku zajišťuje další redukci koncentrace napětí.

Konkrétně řečeno, na tlak zachycující povrchové plochy běžně používaných rybinových uspořádání s tangenciálním zaváděcím vstupem navazují v příslušných jednotlivých polohách podél rybinového dílu v axiální obvodové rovině koutová zaoblení použitá jako přechod mezi tlak zachycující povrchovou plochou a povrchovou plochou zúženého krčku. Uvedené dvě povrchové plochy jsou v běžně používaných rybinových uspořádáních s tangenciálním zaváděcím vstupem vůči sobě uspořádané v úhlu 90°. Podle patentového dokumentu US 6 142 737 téhož přihlašovatele jsou tyto dvě povrchové plochy vůči sobě uspořádané v úhlu větším než 90°, ale tento úhel se mění a pro každou kotvu je jiný. V předloženém vynálezu jsou tyto tlak zachycující povrchové plochy úhlově natočené tak, že přechodové úhly mezi zešikmenými, respektive tlak zachycujícími povrchovými plochami, a povrchovými plochami zúžených krčků (v radiální rovině) jsou větší než 90° a jsou stejné pro každou kotvu. Úhel natočení je zde označený jako úhel zešikmení. Koncentrace napětí jsou důsledkem nucené změny směru trajektorií působení zatížení. Díky opatření zešikmených, tlak zachycujících povrchových ploch je změna směru působení zatížení od úhlu 90° směrem k větším úhlům méně kritická a koncentrace napětí je tudíž nižší. Zešikmené, tlak zachycující povrchové plochy kromě toho výslovně umožňují, ve srovnání se standard20 ním uspořádáním s přechodem 90°, použití většího poloměru koutového zaoblení na stejné přechodové vzdálenosti, čehož výsledkem je, díky většímu poloměru koutového zaoblení, nižší koncentrované napětí. Kromě toho musí být zřejmé, že skrze zešikmenou, tlak zachycující povrchovou plochu působí na příslušnou součást v axiálním směru síla, která způsobuje namáhání paty lopatky na ohyb a axiální zatížení výstupku rybinového dílu oběžného kola. Z důvodu snížení tohoto účinku na minimum je úhel zešikmení kotvy konstantní, což znamená, že se pro každý poloměr kotvy po celé délce rybinového dílu použije stejný úhel zešikmení, Vzhledem k tomu, že úhly zešikmení tlak zachycujících povrchových ploch jsou zvětšené v rozsahu nad 90°, jsou rovněž zvětšené i poloměry koutových zaoblení, což ve svém důsledku zajišťuje redukci koncentrace napětí.

V souladu s dalším aspektem předloženého vynálezu bude zřejmé, že se prostřednictvím tloušťky a délky kotvy kontroluje jak rozdělování zatížení mezí jednotlivé kotvy, tak i namáhání kotev na ohyb a ve smyku. Proto se tloušťka kotvy, za účelem docílení rovnoměrnosti působení a snížení koncentrovaných napětí na minimum, mění, což, jinak řečeno, znamená, že se tloušťka kotvy se snižuj ící se radiální výškou zvětšuje.

Předložený vynález se tak, jak je zde popsaný, týká konstrukčních provedení rybinových dílů jak se třemi kotvami, tak rybinových dílů se čtyřmi kotvami. Předložený vynález je však využitelný i v kombinaci s dalšími rybinovými díly opatřenými jakýmkoliv libovolným počtem kotev. Navíc není předložený vynález omezený pouze na rotory náchylné na SCC a jeho výhody a přednosti je možné využít i ve spojení s dalšími pracovními podmínkami, při kterých působící napětí iniciuje vytváření trhlin v kotvách rybinových dílů, například vytváření trhlin při vysokých teplotách, kdy větší nebezpečí porušení materiálů představuje, spíše než vliv SCC, tečení materiálu.

Podle přednostního provedení předloženého vynálezu se poskytuje rybinový spoj mezi oběžným kolem a lopatkou rotoru otočného kolem osy, zahrnující čepový rybinový díl upravený na oběžném kole rotoru a drážkový rybinový díl upravený na lopatce, přičemž tento čepový rybinový díl je uzpůsobený pro přijímání drážkového rybinového dílu ve směru tangenciálním vzhledem k oběžnému kolu rotoru, a tento čepový rybinový díl zahrnuje množství po obvodu se rozkládají50 cích kotev uspořádaných na protilehlých stranách roviny kolmé k ose a rozdělující čepový rybinový díl na dvě poloviny s tím, že každá kotva vykazuje obecně radiálně vnitřně orientovanou povrchovou plochu, přičemž povrchové plochy alespoň dvojice kotev na každé z protilehlých stran uvedené roviny vymezují úhly rozevírající se směrem od této roviny a směrem od osy, a úhly povrchových ploch každé dvojice kotev na každé z protilehlých stran roviny jsou navzá55 jem stejné.

-3CZ 300244 B6

Podle dalšího přednostního provedení předloženého vynálezu se poskytuje konkrétní rybinový spoj mezi oběžným kolem a lopatkou rotoru otočného kolem osy, ve kterém oběžné kolo rotoru zahrnuje čepový rybinový díl pro přijímání drážkového rybinového dílu ve směru tangenciálním vzhledem k oběžnému kolu rotoru a tento čepový rybinový díl zahrnuje množství po obvodu se rozkládajících kotev uspořádaných na protilehlých stranách roviny kolmé kose a rozdělující čepový rybinový díl na dvě poloviny, přičemž každá kotva vykazuje obecně radiálně vnitřně orientovanou povrchovou plochu s tím, že povrchové plochy každé z kotev na protilehlých stranách uvedené roviny vymezují úhly rozevírající se směrem od této roviny a směrem od osy a tím, io že úhel každé povrchové plochy se rovná úhlu každé další povrchové plochy, a ve kterém drážkový rybinový díl upravený na každé lopatce zahrnuje množství po obvodě se rozkládajících kotev obecně komplementárních s kotvami čepového rybinového dílu a vykazuje radiálně vně orientované zešikmené povrchové plochy obecně komplementární se zešikmenými povrchovými plochami čepového rybinového dílu stím, že úhly zešikmení povrchových ploch drážkového rybinového dílu jsou navzájem stejné.

Přehled obrázků na výkresech

Předložený vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na připojených výkresech, ve kterých představuje:

obr. 1 schematické znázornění typického rybinového spoje oběžného kola rotoru turbíny a turbínové lopatky;

obr. 2 pohled na rybinový díl oběžného kola rotoru turbíny podle předloženého vynálezu, znázorněný v příčném řezu;

obr. 3 zvětšený dílčí pohled na oblast výstupku a koutových zaoblení rybinového spoje lopatky a oběžného kola podle předloženého vynálezu, znázorněný v příčném řezu;

obr. 4 pohled na rybinový díl lopatky uzpůsobený pro záběr s rybinovým dílem oběžného kola z obr. 2 za vytvoření rybinového spoje, znázorněný v příčném řezu; a obr. 5 a 6 pohledy podobné, v uvedeném pořadí, pohledům z obr. 2 a 4 na další provedení rybinového spoje podle předloženého vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je příkladně znázorněná dílčí část tělesa rotoru turbíny, tvořená v tomto případě hřídelem K), na kterém je uložené oběžné kolo 12 rotoru opatřené na svém vnějším obvodovém konci řadou čepových rybinových dílů Í4. Každá turbínová lopatka 16 zahrnuje na svém radiálně vnitřně nejblíže uspořádaném úseku upravený drážkový rybinový díl JJ5 pro vzájemný záběr s čepo45 vým rybinovým dílem 14, přičemž tato lopatka 16 zahrnuje profilovanou lopatkovou čepel 20, navazující na a rozkládající se z drážkového rybinového dílu Z dále uvedeného bude zřejmé, že popisovaný rybinový spoj představuje rybinové uspořádání typu s tangenciálním zaváděcím vstupem.

Z následujícího popisu vyplyne, že příslušné rybinové díly jsou v radiální rovině kolmé k ose otáčení hřídele W symetrické a vzhledem k tomu bude podrobně popisována pouze jedna polovina rybinového dílu, neboli rybinovíté kotvy 28, 30, 32 a 34 nacházející se pouze na jedné z protilehlých stran radiální roviny. Za tohoto stavu se bude dále uváděný popis, provedený s odvoláním na obr. 2 až 4, týkat pouze čtyř kotev 28, 30, 32 a 34 tvořících jednu stranu rybinového dílu, ačkoliv tento rybinový díl ve skutečnosti obsahuje osm takových kotev 28, 30, 32 a 34. Obvykle se tyto

-4Cl 300244 B6 kotvy 28, 30, 32 a 34 označují následně po sobě, od radiálně směrem vně nejdále uspořádané kotvy 28, 30, 32 a 34 k radiálně směrem dovnitř nejblíže uspořádané kotvě 28, 30, 32 a 34, jako první (1), druhá (2), třetí (3) a čtvrtá (4) kotva 28, 30, 32 a 34. Dále, styčné povrchové plochy pro styk kotev 28, 30, 32 a 34 oběžného kola 12 s kotvami lopatek 28, 30, 32 a 34 jsou známé jako zešikmené nebo tlak zachycující povrchové plochy 22. Zešikmená, respektive tlak zachycující povrchová plocha 22 rybinových dílů 14, J_8 s tangenciálním zaváděcím vstupem leží na axiální obvodové rovině a navazuje na koutové zaoblení použité jako přechod mezi touto tlak zachycující povrchovou plochou a povrchovou plochou zúženého krčku rybinového dílu. Jak může být z obr. 2 seznatelné, jsou tlak zachycující povrchové plochy 22, povrchové plochy 24 zúžených ío krčků a koutová zaoblení 26 spojující tyto povrchové plochy 22, 24 upravené na každé ze shora zmiňovaných kotev 28, 30, 32 a 34 čepového rybinového dílu 36 oběžného kola 12, který v kombinaci s drážkovým rybinovým dílem 38 lopatky j_6 tvoří rybinový spoj.

Jak může být z obr. 2 při jeho podrobnějším přezkoumání seznatelné, svírají zešikmené, tlak zachycující povrchové plochy 22 každé kotvy 28, 30, 32 a 34 s radiální rovinou procházející skrze zúžený krček každé kotvy 28, 30, 32 a 34 rybinového dílu 14, j_8 úhel, přičemž každý z těchto úhlů a se rozevírá jak ve směru od uvedené radiální roviny, tak ve směru od osy rotoru.

V provedení na obr, 2 jsou znázorněné čtyři kotvy 28, 30, 32 a 34. V důsledku toho svírá zešikmená, tlak zachycující povrchová plocha 22 každé kotvy úhel a také s radiální rovinou roz20 dělující čepový rybinový díl J_4 na dvě poloviny. Z uvedené skutečnosti vyplývá, že zešikmené, tlak zachycující povrchové plochy 22 jsou vzhledem k horizontále uspořádané v konstantním úhlu přes celou výšku rybinového dílu 14,18 oběžného kola 12. Vytvoření tlak zachycujících povrchových ploch 22 v uvedeném úhlu zešikmení vzhledem k horizontále představuje v kombinaci s přesně stanovenými poloměry koutových zaoblení 26 redukci koncentrace napětí a dovo25 luje použití větších poloměrů koutových zaoblení 26 kotev 28,30, 32 a 34, což ve svém důsledku zajišťuje další možnost redukce koncentrace napětí. Uvedené koncentrace napětí jsou důsledkem změny směru trajektorií působení zatížení. Díky opatření zešikmené, tlak zachycující povrchové plochy 22, a zejména díky stejnému úhlu a zešikmení tlak zachycující povrchové plochy 22 v případě každé kotvy 28, 30, 32 a 34 je změna směru působení zatížení méně kritická a tím je koncentrace napětí nižší. Další výhodou opatření zešikmené, tlak zachycující povrchové plochy 22 je skutečnost, že dovoluje použití většího poloměru koutového zaoblení 26 na stejné přechodové vzdálenosti jako v ze stavu techniky známých uspořádáních, ve kterých přechod vykazuje úhel nula stupňů (0°), což znamená, že tlak zachycující povrchová plocha 22 je rovnoběžná s horizontálou.

'

V přednostním provedení vykazuje úhel a pro každou zešikmenou, tlak zachycující povrchovou plochu 22 s výhodou velikost sto deset stupňů (110°). Kromě toho, že použití většího poloměru koutového zaoblení 26 umožněné opatřením zešikmené, tlak zachycující povrchové plochy 22, zajišťuje nižší koncentrace napětí, toto opatření také zajišťuje redukci napětí v oblasti koutových zaoblení 26. Charakteristickým znakem přednostního provedení předloženého vynálezu je vzhledem k uvedenému zvětšení poloměrů každého koutového zaoblení 26 tvořícího přechod mezi zešikmenou, tlak zachycující povrchovou plochou 22 a povrchovou plochou 24 zúženého krčku.

Kromě toho je rozdělování zatížení mezi jednotlivé kotvy 28, 30, 32 a 34, jakož i namáhání kotvy

28, 30, 32 a 34 na ohyb a namáhání ve smyku kontrolované prostřednictvím tloušťky a délky kotvy 28, 30, 32 a 34. Proto se za účelem docílení rovnoměrných a minimalizovaných koncentrací napětí tloušťky a délky kotev 28, 30, 32 a 34 mění.

Na obr. 3 znázorněný rybinový díl 36 oběžného kola 12 dále zahrnuje dutinu 41 vykazující úhel β dutiny 41 a axiálně čelně orientovanou povrchovou plochu 43 zkosenou radiálně směrem dovnitř vzhledem k rovině kolmé $ úhlem úkosu, vzhledem k radiální rovině, s výhodou asi pět stupňů (5°). Za tohoto stavuje trajektorie zatížení nucená měnit směr působení a výsledkem této změny směru působení je nižší koncentrace napětí. Z obr, 3 může být dále seznatelné uspořádání spodních, pravého a levého, koutových zaoblení 40, 42.Obvykle jsou tato koutová zaoblení 40,

42 velkého rozsahu z důvodu zajištění další redukce koncentrace napětí. Takto například pravé

-5CZ 300244 B6 koutové zaoblení 40, tj. vnitřní, vykazuje poloměr 0,225 palce (5,715 mm). Levé koutové zaoblení 42, tj. vnější, zase vykazuje poloměr 0,140 palce (3,556 mm). Koutové zaoblení 44 kotvy 28, a 34 obvykle vykazuje poloměr 0,340 palce (8,636 mm), výšku 46 osazení ode dna dutiny 0,360 palce (9,144 mm) a tloušťku 48 osazení 0,407 palce (10,338 mm). Prostřednictvím výšky a tloušťky výstupku se kontroluje namáhání v ohybu způsobené axiálním zatížením lopatky 26 a jsou navržené tak, že zajišťují minimalizování koncentrace napětí v oblasti výstupku a koutových zaoblení 40, 42.

Další podstatné rozměry shora popsaného příkladné provedení předloženého vynálezu jsou násle10 dující:

	i Axiální délka L kotvy	Radiální výška, h kotvy
Kotva 1. (.28)	1,850 palce (46,99 mm)	(hl) 0,362 palce (9>195 mm)
Kotva 2 (30)	2,750 p.aice (69,85 mm)	(h2) O',341 palce (8,662 mm)
Kotva 3 (32)	3,650 palce (92,71 mm.)	(h3) 0,424 palce (10,77 mm)
Kotva 4 (34)	4,518 palce (114,757 mm)	(h4) 0,532. palce (13,513 mm)

Radiální výška kotvy 28, 30, 32 a 34 představuje rozměr hl až h4, který se rozkládá od axiálně směrem vně nejdále uspořádaného konce každé horní strany kotvy k začátku zešikmené povrchové plochy na její spodní straně, a který je naznačený na obr. 2.

Axiální délka N zúženého krčku je následující:

N1 - mezi kotvami 28 a 30 - 0,980 palce (24,892 mm)

N2 - mezi kotvami 30 a 32 - 1,880 palce (47,752 mm)

N3 - mezi kotvami 32 a 34 - 2,780 palce (70,612 mm)

N4 - mezi kotvou 34 a výstupkem - 3,680 palce (93,472 mm)

Na obr. 4 je znázorněný drážkový rybinový díl 38 lopatky 50, který je obecně komplementární s čepovým rybinovým dílem 36 oběžného kola 12, který je znázorněný na obr. 2. Jednotlivé komplementární součásti čepového rybinového dílu 36 lopatky 50 jsou označené stejnými vztahovými značkami jako v případě čepového rybinového dílu 36 oběžného kola 12, avšak doplně30 nými příponou „B“. S výjimkou příslušných tolerancí jsou rozměrové charakteristiky rybinového dílu 36 lopatky 50 shodné nebo vytvořené v odpovídajícím vzájemném poměru s rozměrovými charakteristickými rybiny oběžného kola 12 až na to, že kotva 28, 30, 32 a 34 nebo výstupek 52 vykazuje vzhledem k vertikále zvětšený úhel δ 20°. Je třeba poznamenat, že výstupek 52 zahrnuje axiálně čelně orientovanou povrchovou plochu 53 zkosenou radiálně směrem dovnitř vzhle35 dem k rovině kolmé k ose rotoru v úhlu větším než úhel úkosu povrchové plochy 43 dutiny 41 čepového rybinového dílu 36.

V tomto znázorněném provedení pak:

Výška rybinového dílu turbínové lopatky 16 je 4,197 palce (106,604 mm).

-6.

Axiální délka mezi kotvami 28, 30, 32 a 34 je následující:

Kotva 1 (28B) - 1,000 palec (25,40 mm)

Kotva 2 (30B) - 1,900 palce (48,26 mm)

Kotva 3 (32B) - 2,800 palce (71,12 mm)

Kotva 4 (34B) - 3,700 palce (93,98 mm)

Axiální délka NB zúženého krčku je následující: io

NB I - nad kotvou 28B - 1,900 palce (48,26 mm)

NB2 - nad kotvou 30B -2,800 palce (71,12 mm)

NB3 - nad kotvou 32B - 3,700 palce (93,98 mm)

NB4 - nad kotvou 34B - 4,600 palce (116,84 mm)

Ze shora uvedených skutečností vyplývá, že tvarová a rozměrová konfigurace rybinového dílu zajišťuje minimalizování koncentrovaných napětí a současně, z hlediska celkové velikosti, zachovává kompatibilitu se skutečnými průchody páry. Ve srovnání, například s konstrukčním provedením popsaným a zveřejněným v patentovém dokumentu US 6 142 737, zajišťuje předložený vynález pro stejné zatěžovací podmínky velikost maximálního koncentrovaného napětí v rybino. vém dílu oběžného kola 337,3MPa (48.920 psi), což při uvedených stejných zatěžovacích podmínkách představuje 27% redukci koncentrovaného napětí.

S odvoláním na obr. 5 a 6 jsou popsané a znázorněné další provedení předloženého vynálezu, v kterém jsou pro shodné dílčí součásti použité stejné vztahové značky, avšak s předřazenou předponou „1“. Jak může být ze zmiňovaných obrázků seznatelné, jsou namísto čtyř kotev 28, 30, 32 a 34 předcházejícího provedení na každém čepovém rybinovém dílu 136 a na každém drážkovém rybinovém dílu 138 opatřené pouze tři kotvy 128, 130 a 132. Na tlak zachycující povrchové plochy 122 každé kotvy 128, 130 a 132 navazují, stejně jako v předcházejícím prove30 dění koutová zaoblení 126 představující přechod mezi příslušnou tlak zachycující povrchovou plochou 122 a úsekem zúženého krčku čepového rybinového dílu 136. Takto je tlak zachycujícími povrchovými plochami 122, povrchovými plochami 124 zúžených krčků a koutovými zaobleními 126 tvořícími přechod mezi uvedenými povrchovými plochami 122, 124 opatřená každá z kotev 128, 130 a 132- Stejně jako v předcházejícím provedení svírá každá ze zešikmených, res35 pektive tlak zachycujících povrchových ploch 122 s radiální rovinou, procházející skrze zúžený krček rybinového dílu, úhel ά, přičemž každý z těchto úhlů a se rozevírá jak ve směru od uvedené radiální roviny, tak ve směru od osy rotoru. Zešikmené, tlak zachycující povrchové plochy 122 jsou vzhledem k horizontále uspořádané v konstantním úhlu přes celou výšku čepového rybinového dílu 136 oběžného kola 12. Stejně jako v předcházejícím provedení tyto zešikmené, tlak zachycující povrchové plochy 122 zajišťují, ve spojení s daným koutovým zaoblením 126, redukci koncentrace napětí a umožňují použití větších poloměrů koutového zaoblení 126 kotev 128, 130 a 132, což ve svém důsledku zajišťuje další redukci koncentrace napětí. Přednostně používaným úhlem ct tlak zachycující povrchové plochy 122 je 110°.

Dále, s odvoláním na obr. 5, vykazuje dutina 139 podle tohoto provedení předloženého vynálezu axiálně čelně orientovanou povrchovou plochu 141 zkosenou radiálně směrem dovnitř vzhledem k rovině kolmé k ose rotoru. Také výstupek 152 zahrnuje axiálně čelně orientovanou povrchovou plochu 153 zkosenou radiálně směrem dovnitř vzhledem křovině kolmé kose rotoru v úhlu větším než je úhel úkosu povrchové plochy 141 dutiny 139 čepového rybinového dílu 136. Duti50 na 139 vykazuje pravé koutové zaoblení 140 a levé koutové zaoblení 142 vykazující, v uvedeném pořadí, poloměr 0,094 palce (2,388 mm) a poloměr 0,140 palce (3,556 mm). Poloměr koutového zaoblení 160 nad dutinou uspořádané kotvy 132 č. 3 je 0,225 palce (5,715 mm).

-7CZ 300244 B6

Další podstatné rozměry rybinového dílu 136. 138 oběžného kola shora popsaného druhého příkladného provedení předloženého vynálezu,jsou následující:

	Axiální délka. L kotvy	Radiální výška h kotvy
Kotva 1 (128)	2,038 palce (51,765 mm)	'{hl). 0,453 palce (11,506 mm)
Kotva 2 (130)	3,044 palce (77,318· mm)	(h2) 0,453 palce (11,506 mm)
Kotva 3 (132);	4,050 palce (102., 87 mm)	(h3) 0,453 palce (11,506 mm)

Stejně jako v předcházejícím provedení představuje radiální výška kotvy 128, 130 a 132 rozměr, který se rozkládá od axiálně směrem vně nejdále uspořádaného konce každé horní strany kotvy 128, 130 a 132 k začátku zešikmené povrchové plochy na její spodní straně.

Axiální délka N zúženého krčku je následující:

N1 - mezi kotvami 128 a 130 - 1,154 palce (29,312 mm)

N2 - mezi kotvami 130 a 132 - 2,160 palce (54,864 mm)

N3 - mezí kotvou 132 a výstupkem -3,193 palce (81,102 mm)

Na obr. 6 je znázorněný drážkový rybinový díl 138 lopatky 16, který je obecně komplementární s čepovým rybinovým dílem 14 oběžného kola 12, který je znázorněný na obr. 5. Za zvláštní pozornost stojí například výstupek 152 určený pro zavádění do dutiny 139. Jednotlivé komplementární součásti drážkového rybinového dílu 138 lopatky 16, znázorněné na obr. 6, jsou označe20 né stejnými vztahovými značkami jako v případě rybinového dílu oběžného kola, avšak doplněnými příponou „B“. S výjimkou příslušných tolerancí jsou rozměrové charakteristiky rybinového dílu 138 lopatky 16 shodné nebo vytvořené v odpovídajícím vzájemném poměru s rozměrovými charakteristikami rybinového dílu 1,36 oběžného kola 12.

Pro ilustraci:

Výška čepového rybinového dílu J_4 turbínové lopatky 16 je 3,340 palce (84,836 mm).

Axiální vzdálenosti mezi kotvami 128, 130 a 132 je následující:

Kotva 1 (128B) - 1,362 palec (34,595 mm)

Kotva 2 (130B) - 2,369 palce (60,173 mm)

Kotva 3 (132B) - 3,374 palce (85,670 mm)

Axiální délka INB zúženého krčku je následující:

1NB1 - nad kotvou 128B - 2,062 palce (52,375 mm)

1NB2 - nad kotvou 130B - 3,068 palce (77,927 mm)

1NB3 - nad kotvou 132B-4.074 palce (103,480 mm)

Přestože byl předložený vynález popsán ve spojení s provedeními, která se v současné době považují za z praktického hlediska nej lepší a přednostní, rozumí se, že uvedený vynález není

omezený pouze na tato provedení, ale že je naopak zamýšlený tak, že zahrnuje různé další úpravy, modifikace a ekvivalentní uspořádání, která spadají do podstaty a rozsahu připojených patentových nároků.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Rybinový spoj mezi oběžným kolem (12) a lopatkou (16) rotoru otočného kolem osy, zahrnující:

   čepový rybinový díl (14) upravený na oběžném kole rotoru a drážkový rybinový díl (18) uprave15 ný na lopatce, uvedený čepový rybinový díl (14) je uzpůsobený pro přijímání drážkového rybinového dílu (18) ve směru tangenciálním vzhledem k oběžnému kolu (12) rotoru, uvedený čepový rybinový díl (14) zahrnuje množství po obvodu se rozkládajících kotev (28, 30, 32, 34; 128, 130, 132) uspořádaných na protilehlých stranách roviny kolmé k ose a rozdělující čepový rybinový díl (14) na dvě poloviny, přičemž každá kotva (28, 30, 32, 34; 128, 130, 132) vykazuje obecně

   20 radiálně dovnitř orientovanou povrchovou plochu (22);

   přičemž uvedené povrchové plochy (22) alespoň dvojice kotev (28, 30, 32, 34; 128, 130, 132) na každé z protilehlých stran uvedené roviny vymezují úhly (a) rozevírající se směrem od této roviny a směrem k a od uvedené osy, přičemž úhly povrchových ploch (22) každé dvojice kotev (28,

   25 30, 32, 34; 128, 130, 132) na každé z protilehlých stran roviny jsou navzájem stejné, vyznačující se tím, že čepový rybinový díl (14, 136) má dutinu (41; 139) přilehlou k základně a na jejích protilehlých stranách, přičemž každá dutina (41, 139) má axiálně čelně orientovanou povrchovou plochu (43;

   30 141) zkosenou radiálně směrem dovnitř vzhledem k uvedené rovině a drážkový rybinový díl (18, 38, 138) vykazuje výstupek (52; 152) pro zavádění do dutiny (41; 139) čepového rybinového dílu (14, 36, 136), přičemž tento výstupek (52, 152) vykazuje axiálně čelně orientovanou povrchovou plochu (53; 153) zkosenou radiálně směrem dovnitř vzhledem

   35 k uvedené rovině v úhlu větším než úhel úkosu zkosené povrchové plochy dutiny (41, 139) čepového rybinového dílu (14, 36, 136).
2. 2. Rybinový spoj podle nároku 1, vyznačující se tím, že povrchové plochy (43, 53, 141, 153) a obecně radiálně směrem vně orientované úseky radiálně směrem dovnitř pod nimi

   40 uspořádaných kotev (28, 30, 32, 34; 128, 130, 132) jsou spojené prostřednictvím úseků (24; 124) zúžených krčků, a prostřednictvím koutových zaoblení (26, 44, 126, 160) upravených mezi těmito úseky zúžených krčků a uvedenými povrchovými plochami (43, 53, 141, 153).
3. 3. Rybinový spoj podle nároku 2, vyznačující se tím, že radiální tloušťka každé

   45 kotvy se od radiálně vně nejdále uspořádané kotvy (28; 128) k radiálně vnitřně nejblíže uspořádané kotvě (34; 132) zvětšuje.
4. 4. Rybinový spoj podle nároku 1, vyznačující se tím, že čepový rybinový díl (14, 36, 136) má na každé z protilehlých stran uvedené roviny alespoň tři kotvy (28, 30, 32; 128, 130,

   50 132).
5. 5. Rybinový spoj podle nároku 1, vyznačuj ící se tím, že čepový rybinový díl (14, 36, 136) má na každé z protilehlých stran uvedené roviny čtyři kotvy (28, 30, 32, 34).