Pierwszenstwo: 03. VII. 1963 Niemiecka Republika Demokratyczna Opublikowano: 20. VIII. 1966 51360 KI. 14 c, 8/01 MKP J?01d* ^/Og, / UKD BIBLIOTEKA Urzedu *Ver*S3«e30 Wspóltwórcy wynalazku: inz. dypl. Walter Buhr, inz. dypl. Wolfgang Linek Wlasciciel patentu: VEB Turbinenfabrik Dresden, Drezno (Niemiecka Re¬ publika Demokratyczna) Urzadzenie do sterowania przeplywu pary lub gazu przez dysze lub lopatki turbin osiowych, zwlaszcza turbin o sterowanym doplywie Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ste¬ rowania przeplywu pary lub gazu, przechodzacego przez dysze lub lopatki turbin poosiowych, w szcze¬ gólnosci do turbin o sterowanym doplywie, oparte na zasadzie zmiany przekrojów przeplywowych.Zmiana przeplywu czynnika przelotowego po¬ trzebna do regulacji turbin odbywa sie w wiekszos¬ ci znanych urzadzen za pomoca zaworów regula¬ cyjnych. W innych odmianach urzadzen sterowanie odbywa sie za pomoca suwaków pierscieniowych, stosowanych zwlaszcza do sterowania turbin paro¬ wych za pomoca regulacji odbioru pary, lub tez za pomoca obrotowych lopatek prowadniczych, sto¬ sowanych w turbinach gazowych. Znane jest rów¬ niez regulowanie poszczególnych dysz za pomoca suwaków lub obrotowych klap.Najczesciej spotykana odmiana jest sterowanie zaworowe^ które jest tak wykonane i zaprojekto¬ wane, ze moga byc zamykane lub otwierane poje¬ dyncze dysze albo [po kilka grup dyszowych. Stra¬ ty na dlawienie przy grupowym regulowaniu dy¬ szowym sa stosunkowo male. Sterowanie za po¬ moca suwaków pierscieniowych, przez które czyn¬ nik przeplywa w kierunku osiowym lub promienio¬ wym, moze byc stosowane dla niezbyt wysokich cisnien wlotowych. Sterowanie takie umozliwia na ogól wylaczne regulowanie dysz, przy czym uzys¬ kuje sie prostsza konstrukcje i mniejsza dlugosc turbiny. Sterowanie za pomoca obrotowych lopa- 10 15 20 25 30 tek prowadniczych umozliwia regulowanie przeply¬ wu prawie bez strat.Omówione odmiany konstrukcyjne sterowania przeplywu pary lub gazu przez dysze lub lopatki do turbin osiowych, w szczególnosci do celów po¬ bierania posredniego, wykazuja jednak powazne wady. Wada sterowania zaworowego jest wielka dlugosc konstrukcji, skomplikowane odlewy, naj¬ czesciej nierównomierne ogrzewanie i wskutek te¬ go powstawanie naprezen cieplnych. Ponadto, gdy zawory nie sa odciazone musza byc stosowane du¬ ze sily przestawiania, na skutek wymaganych du¬ zych przekrojów, potrzebnych do przepuszczania wielkich ilosci pary lub gazu.Sterowanie za pomoca suwaków pierscieniowych, przepuszczajacych czynnik w kierunku osiowym moze byc stosowane tylko w przypadku stosunko¬ wo malych cisnien, w przeciwnym bowiem razie bylyby potrzebne duze sily nastawiania dla poko¬ nania sil tarcia.Suwaki pierscieniowe o przeplywie promienio¬ wym wykazuja w porównaniu do suwaków poosio¬ wych wprawdzie te zalete, ze sily nastawiania sa male, jednak wymagaja wiekszej dlugosci konstruk¬ cyjnej w kierunku osi. Poza tym wobec róznych warunków ogrzewania uszczelnianych wzgledem siebie elementów pierscieniowych, musza byc sto¬ sowane stosunkowo duze szczeliny promieniowe.Wszystkie odmiany sterowania za pomoca suwa¬ ków pierscieniowych wykazuja te wade, ze regulo- 513603 51360 4 wanie za pomoca grup dyszowych mozna uzyskac z trudnoscia, wskutek czego znaczna czesc spadku ciepla zostaje unicestwiona przez dlawienie.Wada sterowania poszczególnych dysz za pomoca suwaków lub klap oraz sterowanie przy pomocy wahliwych lopatek kierowniczych jest koniecz¬ nosc stosowania silników lub mechanizmów stero¬ wniczych do nastawiania zaworów.Wynalazek ma na celu wykonanie urzadzenia do sterowania gazu lub pary przeplywajacej przez dy¬ sze lub lopatki turbin poosiowych, w szczególnosci turbin o sterowanym wlocie, przy zachowaniu zalet sterowania za pomoca zaworów i suwaków piers¬ cieniowych, jednak bez ich wad.Wedlug wynalazku osiaga sie to w ten sposób, ze doprowadzenie pary lub gazu do grupy dysz lub lopatek jest sterowane za pomoca pierscieniowych suwaków wycinkowych, przesuwnych wzgledem wnetrza turbiny, najlepiej promieniowo lub równo¬ legle do niej, tzn. przeloty sa odslaniane lub za¬ mykane. Najlepiej jest jednak? jezeli suwak wycin¬ kowy znajduje sie na wylocie dyszy, przy czym mo¬ ze on byc umieszczony równiez na wlocie dyszy lub w miejscu posrednim. Najlepiej, jezeli suwak wycinkowy zajmuje okolo 1/4 obwo¬ du, wskutek czego przy pelnym otwarciu pary po¬ trzebne sa cztery pierscieniowe suwaki wycinkowe.Oczywiscie mozna równiez stosowac szesc lub o- siem suwaków wycinkowych, jezeli okaze sie to korzystne ze wzgledów ekonomicznych. Moga byc równiez zastosowane z korzyscia dwa umieszczone na wprost siebie suwaki wycinkowe, zaslaniajace wspólnie wiecej niz polowe obwodu, gdy rezygnu¬ je sie z oddzialywania obwodu nie zaslonietego, lub tez gdy zasloniecie tych czesci jest z pewnych wzgledów niepotrzebne.W stanie zamknietym wycinkowe suwaki piers¬ cieniowe przylegaja do kolnierza pierscieniowe¬ go, znajdujacego sie w poblizu wewnetrznego ogra¬ niczenia kanalów dysz, wskutek czego uzyskuje sie stosunkowo dobre uszczelnienie przeplywu pa¬ ry.Odnosnie zakrzywienia kolnierzy pierscieniowych^ jest korzystne, gdy znajduje sie ono miedzy krzy¬ wizna wewnetrznego i zewnetrznego ograniczenia kanalu. Najlepiej, gdy do tego celu sa przewidzia¬ ne krzywizny odpowiadajace posredniej srednicy dysz, poniewaz wtedy przy czynnosci sterowania stosunek zmiany skoku suwaka sterujacego do zmiany swobodnego przekroju przeplywu zbliza sie bardziej do linii prostej, a jednoczesnie uzyskuje sie korzystniejsze oddzialywanie na lopatki.Wewnetrzna krawedz suwaka wycinkowego, zwrócona do przeplywu najlepiej jest zaopatrzyc w zaokraglenie dyszowe dla zmniejszenia strat przeplywu. Na stronie odwróconej od przeplywu suwaka wycinkowego i mianowicie w nim samym albo na umieszczonym w tym miejscu elemencie podporowym moga znajdowac sie komory odcia¬ zajace cisnienie, aby przez wprowadzenie na su¬ wak czynnika pod cisnieniem, najlepiej zywej pa¬ ry lub gazu, jezeli pozwalaja na to warunki cis¬ nienia, mozna bylo uzyskac odciazenie suwaka.Wycinkowy suwak pierscieniowy jest przesuw¬ ny w kierunku osiowym w sposób ograniczony, o ile wyzsze cisnienia wlotowe wymagaja obciaze^ nia, tak, aby przy ruchu otwierania na skutek ustepowania cisnienia wywieranego na niego przez przeplywajaca pare lub gaz i ponadto na skutek 5 cisnienia wywieranego przez komore cisnieniowa, suwak mógl nieco przesunac sie przeciw kierunko¬ wi strumienia pary lub gazu. Wskutek tego szcze¬ lina miedzy elementem podporowym i suwakiem wycinkowym jest wieksza, a zatem przez te zwiek¬ szona szczeline przeplywa wiecej pary lub gazu, cisnienie w komorze cisnieniowej staje sie mniej¬ sze i dostosowuje sie do cisnienia, wywieranego na suwak pierscieniowy przez przeplywajacy czynnik.W ten sposób nastepuje samoczynne regulowanie poduszki parowej lub gazowej w kierunku wyrów¬ nania sil. Wobec tego do poruszania suwaka wy¬ cinkowego potrzebne sa tylko minimalne sily na¬ stawiania, a poza tym zapobiega sie ruchom wah- liwym sterowania.Przy odciazaniu za pomoca swiezej pary lub gazu nalezy zwracac uwage, azeby przez odpowiednie uksztaltowanie doplywu i komór cisnieniowych mozna bylo uzyskac równomierne ogrzanie suwa¬ ka dla unikniecia naprezen cieplnych. Naprezeniom cieplnym mozna wedlug innej cechy wynalazku za¬ pobiec w ten sposób, ze na suwaku wycinkowym, na stronie zwróconej w kierunku przeplywu, prze¬ widziane sa rowki, które zapewniaja sprezystosc, wskutek czego sily przeplywajacego czynnika albo sily wyrównawcze sa w stanie naprostowac suwak.Poniewaz podczas procesów sterowania przekroje dysz w grupach zmieniaja sie w przyblizeniu linio¬ wo w zaleznosci od ruchu skoku, uzyskuje sie dla regulacji bardzo proste warunki i unika sie ko- rektury cofania^ potrzebnej w okreslonych typach zaworów i przy suwakach pierscieniowych.Same silniki nastawcze moga byc umieszczone na przedluzeniu osi wrzecion, wskutek czego staja sie zbyteczne mechanizmy drazkowe i uzyskuje sie proste stosunki silowe.Co do przetwarzania energii to sterowanie we¬ dlug wynalazku jest równiez bardzo korzystne. W stanie wysterowanym grup dysz lub lopatek odby¬ wa sie przeplyw z malymi stratami przez stopnie bez dodatkowej zmiany kierunku. Ale równiez pod¬ czas procesu sterowania nie nastepuje unicestwie¬ nie energii przez dlawienie lecz tylko zmiana prze¬ plywu przez zmiane przekroju wylotowego dysz lub lopatek kierunkowych, gdy suwak wycinkowy jest umieszczony bezposrednio za nimi przed wien¬ cem lopatek napedowych.Wprawdzie warunki przeplywu w ukladzie lopa¬ tek napedowych sa gorsze wobec tego, ze w kie¬ runku promieniowym nastepuje tylko czesciowe od¬ dzialywanie na lopatki podczas procesu sterowa¬ nia, to jednakze wplywa to niekorzystnie tylko na impuls wylotowy, a nie na impuls wlotowy, na skutek czego w sumie uzyskuje sie wciaz jeszcze znacznie lepsze warUnki, anizeli przy dlawieniu pa¬ ry przed grupa dysz lub lopatek kierunkowych.Szczególnie korzystne jest sterowanie wedlug wy¬ nalazku w przypadku pobierania posredniego w turbinach parowych lub gazowych. Sterowanie to moze byc jednak równiez dostosowane do swiezej pary lub gazu na pierwszym stopniu turbiny, jeze- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 313*0 € li nie chodzi o dobre uszczelnienie, gdyz uzyskuje sie dzieki temu nadzwyczaj proste rozwiazanie o- raz skrócenie konstrukcji, jak równiez bardzo ko¬ rzystne warunki wlotu.Przez jednoczesne uruchomienie przeciwleglych suwaków wycinkowych mozna, rezygnujac z bar¬ dziej lagodnego stopniowania regulacji przeplywu, uzyskac symetryczne wzgledem osi turbiny warun¬ ki przeplywu i tym samym osiagnac przeplywy bez wiekszych strat oraz symetryczne ogrzewanie obu¬ dowy.Wynalazek jest blizej wyjasniony na przykladzie jego wykonania uwidocznionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uklad wycinkowego su¬ waka pierscieniowego miedzy dysza i wirnikiem w przekroju podluznym, fig. 2 — suwak pierscie¬ niowy patrzac w kierunku przeplywu i fig. 3 — szczegól ukladu wedlug fig. 1.Na rysunku przedstawiono wylot dyszy stopnia regulacyjnego wlotu turbiny parowej z posrednim pobieraniem pary. Za pomoca wycinkowego suwa¬ ka pierscieniowego 1, który przy pomocy silnika nastawczego i za posrednictwem przesuwajacego wrzeciona 2 moze byc nastawiany promieniowo wzgledem wnetrza turbiny, reguluje sie ilosc pary przeplywajacej przez dysze 3 na lopatki wirnika 4.Suwak wycinkowy 1 ma zaokraglona krawedz 5 w ksztalcie dyszy. Na stronie zwróconej do prze¬ plywu na suwaku wycinkowym 1 umieszczone sa zlobki 6 w celu zwiekszenia jego elastycznosci. W stanie zamknietym suwak wycinkowy 1 przylega szczelnie do kolnierza pierscieniowego 7.W elemencie podporowym 8 znajduja sie komo¬ ry odciazajace 9, przez które, w celu wyrównania cisnienia, doplywa na suwak wycinkowy 1 swieza para przez doplyw 10.Cisnienie w komorach odciazajacych 9 ustala sie samoczynnie przez szczeline 11. Suwak wycinkowy moze w ograniczonym stopniu poruszac sie w kie¬ runku osiowym dzieki luzom w prowadzeniu wrze¬ ciona.W przykladzie wykonania wedlug fig. 2 wewne¬ trzny promien Ri wycinkowego suwaka pierscienio¬ wego jest równy sredniemu promieniowi Rs dyszy. PL