Opublikowano dnia 11 lipca 1960 r.V aa* 'O a*3r % \ POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr43185 KI. 49 \^ Zaklady Mechaniczne im. gen. K. Smierczeujskiego *) ^f^ Elblag, Polska Kolo kierownicze do kondensacyjnych turbin parowych duzych i najwiekszych mocy Patent trwa od dnia 24 sierpnia 1959 r.Wynalazek dotyczy kola kierowniczego do kondensacyjnych turbin parowych duzych i naj¬ wiekszych mocy, pozwalajacego na stosowanie dowolnych profili lopatek powlokowych.Kolo kierownicze znanych turbin parowych jest obecnie wykonywane, w zakresie niskich cisnien i w szczególnosci dla stopni duzych wymiarów, w postaci odlewów zeliwnych z wto¬ pionymi przegrodami blaszanymi, spelniajacymi role lopatek kierowniczych. Wskutek ograniczo¬ nej grubosci uzywanej do tego celu blachy, nie jest mozliwe wykonanie poprawnego z punk¬ tu widzenia techniki przeplywowej oprofilowa¬ nia lopatki. Przyblizone profilowanie, mozliwe w zasiegu grubosci stosowanej blachy, pociaga iza soba znaczne straty przeplywu i obniza w konsekwencji sprawnosc turbiny. W turbi- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa prof. dr inz. Robert Szewalski i mgr inz. Benedykt Wieczorek. nach duzej mocy straty te sa szczególnie dotkli¬ we. Uzycie przegród blaszanych w charakterze lopatek kierowniczych jest równiez niekorzystne ze wzgledu na wytrzymalosc kola kierowniczego.Pogrubienie blach, uzytych na przegrody bla¬ szane pociaga za soba trudnosci uzyskania wlas¬ ciwego polaczenia sie przegród z zeliwem w cza¬ sie odlewania.W tym stanie rzeczy zastosowanie lopatek o odpowiednio pogrubionych profilach wysoko- sprawnych lub profilach specjalnych daloby w wyniku obnizenie strat profilowych, oraz strat spowodowanych obecnoscia fazy obcej w czynniku roboczym; pozwoliloby to równiez na znaczne polepszenie wlasciwosci wytrzyma¬ losciowych kola kierowniczego.Jednak grubosc lopatek, wlasciwa wspomnia¬ nym profilom ulepszonym, zmusza do stoso¬ wania zamiast blachy innych pólwyrobów (pre¬ tów kutych, odkuwek, odlewów itp.), o znacznie trudniejszej obróbce wykonczajacej a tym sa-mym o znacznie wyzszych kosztach wykona¬ nia* Ponadto grube lopatki w czasie odlewania nie lacza sie wystarczajaco dobrze z tworzywem pierscienia wewnetrznego i pierscienia zew¬ netrznego kola kierowniczego, co wplywa ujem¬ nie na jego wytrzymalosc mechaniczna. Z tych wzgledów (przegrody blaszane sa obecnie stoso¬ wane powszechnie i wylacznie, pomimo zwia¬ zanych z nimi strat i niedogodnosci.Kolo kierownicze wedlug wynalazku umozli¬ wia wykorzystanie zalet profili wysokospraw- nych lub specjalnych dzieki zastosowaniu po¬ wlokowej konstrukcji lopatek oraz nowych spo¬ sobów wyrobu i w szczególnosci dobrego lacze¬ nia takich lopatek z tworzywem pierscienia wewnetrznego i pierscienia zewnetrznego, za¬ pewniajacych zwiekszenie sprawnosci kola i znaczne polepszenie jego wytrzymalosci.Rozwiazanie konstrukcji samej lopatki wraz z metodami laczenia pozwalaja na zrealizowa¬ nie kanalu kierowniczego dowolnych ksztaltów, bez ograniczen zwiazanych z wyrobem dotych¬ czas stosowanych lopatek oraz bez kosztów zwiazanych z tworzywem i obróbka lopatek dlugich.Ponadto wedlug wynalazku zostaja wyelimi¬ nowane trudnosci zwiazane z zamocowywaniem lopatek w lanym tworzywie pierscieni kola kie¬ rowniczego; zastosowanie konstrukcji spawanej pozwala na zastosowanie zarówno stali kutej, jak i staliwa. Przy stosowaniu obydwóch od¬ mian lopatek wedlug wynalazku ' uzyskuje sie znaczny wzrost wytrzymalosci kola kierowni¬ czego.W celu jasniejszego przedstawienia przed¬ miotu wynalazku, uwidoczniono go na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój przegrody blaszanej stosowanej dotychczas w charakterze lopatki, fig. 2 i 3 przedstawiaja przekroje (poprzeczne kilku odmian lopatek wedlug wy¬ nalazku, fig. 4 przedstawia czesciowo w prze¬ kroju widok perspektywiczny czesci kola kie¬ rowniczego, posiadajacego lopatki powlokowe zalane w tarczy zeliwnej, a fig. 5 — podobny jak na fig. 4 widok czesci kola kierowniczego o lopatkach spawanych.Lopatki powlokowe wykonuje sie jako dra¬ zone za pomoca odpowiedniego wyginania, badz z jednego kawalka blachy (fig. 2a) i zespawa- nia na zejsciu, badz z dwóch kawalków blachy spawanych na krawedziach wlotowej i wylo¬ towej (fig.- 2b) bez zadnej wstawki frezowanej lub z taka wstawka (fig. 2c), badz z dwóch kawalków blach i wstawek frezowanych na czesci wlotowej lub wylotowej (fig. 3a), badz z dwóch czesci , frezowanych (fig. 3b), badz wreszcie z jednej czesci frezowanej i blachy (fig. 3c).Sposób umocowania lopatek powlokowych przez zalanie w pierscieniu wewnetrznym 3 i zewnetrznym 2 przedstawia fig. 4. W czasie tego procesu wnetrza lopatek zostaja wypel¬ nione tworzywem pierscieni, co zwieksza sztyw¬ nosc samej lopatki oraz zwieksza wytrzymalosc kola kierowniczego jako calosci. Mala masa zewnetrznej powloki lopatki, latwo rozgrzewa sie przy odlewie, nie chlodzi zeliwa i umozli¬ wia dobre zwiazanie pierscieni z tworzywem, dajac sztywna konstrukcje uiebrowana.Odmienna konstrukcje laczenia lopatek po¬ wlokowych z pierscieniem wewnetrznym 3 i zewnetrznym 2 kola kierowniczego przedsta¬ wia fig. 5. W tym przypadku najpierw tworzy sie stosunkowo cienkie pierscienie, które ogra¬ niczaja kanal kola kierowniczego i sa podzie¬ lone na segmenty w liczbie równej liczbie lopatek kola kierowniczego. W miejscach sty¬ kania sie segmentów wyfrezowuje sie wybrania, odpowiadajace zarysowi lopatek, wklada sie w nie lopatki powlokowe i spawa zarówno wlozone lopatki z segmentami pierscieni jak i pierscienie ze soba w tych miejscach, gdzie sie one stykaja. Spoiny wypadaja w miej¬ scach latwo dostepnych, sa latwe do sprawdze¬ nia i sa dobrej jakosci. Tak utworzony kanal lopatkowy wklada sie nastepnie miedzy zew¬ netrzny 2 i wewnetrzny 3 pierscien i tam spawa.Zastosowanie segmentów 4 stanowi duza zalete wynalazku, umozliwiaja one bowiem dowolne uksztaltowywanie scianek ogranicza¬ jacych kanaly kierownicze na obwodzie wew¬ netrznym i zewnetrznym kola. W dotychczas znanych kolach kierowniczych swobodne uksztaltowywanie kanalu kierowniczego bylo mozliwe i to w stopniu ograniczonym, nato¬ miast w przekroju podluznym (promieniowym) bylo osiagalne tylko ograniczenie prostoliniowe, odpowiadajace powierzchniom walcowym lub stozkowym lub tez ich kombinacji. W stosunku do rozwiazan dotychczasowych osiaga sie rów¬ niez wieksza wytrzymalosc wskutek wyelimi¬ nowania ograniczenia w doborze grubosci seg¬ mentów 4; w zwiazku z tym odpada koniecz¬ nosc wytlaczania otworów o ksztalcie profilu lopatek.Kolo kierownicze wedlug wynalazku posiada ponadto kanaly obwodowe 5, pozwalajace na wykorzystanie wolnych przestrzeni wewnetrz^ _ 2 —nych lopatek powlokowych 1 do ulepszenia obiegu cieplnego turbiny np. przez wymiane ciepla czynnika roboczego oraz do usuwania fazy obcej z tego czynnika; wplywa to na usprawnienie przeplywu.Do zalet kola kierowniczego wedlug wyna¬ lazku mozna zaliczyc mozliwosc znacznego zwiekszenia wytrzymalosci kola dzieki zasto¬ sowaniu lopatek powlokowych, co pozwala na zmniejszenie wymiarów osiowych kola, a tym samym i skrócenie turbiny w kierunku osio¬ wym. PL