RU2042835C1 - Турбомашина - Google Patents
Турбомашина Download PDFInfo
- Publication number
- RU2042835C1 RU2042835C1 RU92011403/06A RU92011403A RU2042835C1 RU 2042835 C1 RU2042835 C1 RU 2042835C1 RU 92011403/06 A RU92011403/06 A RU 92011403/06A RU 92011403 A RU92011403 A RU 92011403A RU 2042835 C1 RU2042835 C1 RU 2042835C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diaphragm
- channels
- turbomachine
- working
- blades
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Использование: в энергетическом машиностроении в качестве турбомашины с ротором барабанной конструкции. Сущность изобретения: турбомашина содержит диафрагму 1 с направляющими лопатками 2 и диафрагменными лабиринтными уплотнениями 3, барабанный ротор 4 с рабочими лопатками 5 с хвостовыми промежуточными частями 6, имеющими сквозные перепускными каналы 7, суммарная проходная площадь которых составляет 0,005 0,075 от проходной площади каналов рабочих лопаток 5, при этом перепускные каналы 7 выполнены с поперечным сечением в форме поперечного сечения канала рабочих лопаток 5. 7 ил.
Description
Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в турбомашинах с роторами барабанной конструкции в паровых и газовых турбинах.
Известно паровая турбина, состоящая из барабанного ротора с рабочими лопатками и направляющих лопаток, свободно закрепленных в статоре [1]
Недостатком этой паровой турбины является пониженная экономичность, обусловленная большими протечками пара через зазор между ротором и вершинами направляющих лопаток из-за отсутствия диафрагменных лабиринтных уплотнений. Кроме того, такая турбина отличается пониженной надежностью и экономичностью, обусловленными необходимостью вибрационной отстройки не только рабочих, но и направляющих лопаток, вплоть до установки в них демпферных проволочных связей, которые загромождают проточную часть и снижают экономичность турбины.
Недостатком этой паровой турбины является пониженная экономичность, обусловленная большими протечками пара через зазор между ротором и вершинами направляющих лопаток из-за отсутствия диафрагменных лабиринтных уплотнений. Кроме того, такая турбина отличается пониженной надежностью и экономичностью, обусловленными необходимостью вибрационной отстройки не только рабочих, но и направляющих лопаток, вплоть до установки в них демпферных проволочных связей, которые загромождают проточную часть и снижают экономичность турбины.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является паровая турбина [2] содержащая диафрагму с направляющими лопатками и диафрагменными лабиринтными уплотнениями, барабанный ротор с рабочими лопатками, снабженными хвостовыми промтельными частями, а также средство для уменьшения поступления в основной поток (подсоса) пара, протекающего через диафрагменные лабиринтные уплотнения.
Это средство представляет собой перепускные каналы в диафрагме, предназначенные для отсоса из диафрагменных лабиринтных уплотнений части потока пара, протекающего через эти уплотнения, и направления его в диафрагму. Остальная же часть диафрагменной протечки поступает в основной поток (подсасывается) через зазор между диафрагмой и хвостовой промтельной частью рабочих лопаток и тем самым тормозит основной поток, при этом нормальный характер обтекания решетки рабочих лопаток искажается, увеличиваются аэродинамические потери, в результате чего снижается экономичность турбины. Недостатком этой турбины также является ее пониженная экономичность вследствие того, что энергия потока, протекающего через перепускные каналы диафрагмы и зазор между диафрагмой и хвостовой промтельной частью рабочих лопаток, не используется для выработки дополнительной мощности турбиной. В то же время эта паровая турбина, имея более сложную конструкцию, более надежная, чем указанная выше, так как размещение в диафрагме направляющих лопаток не требует их вибрационной отстройки.
Задачей изобретения является создание конструкции турбомашины с ротором барабанного типа, которая была бы более простой по конструкции, ограничивала бы поступление (подсос) в каналы рабочих лопаток протечки через диафрагменные лабиринтные уплотнения за счет отсоса этих протечек из зазора между диафрагмой и промтельной частью рабочих лопаток и обеспечивала бы использование энергии потока протечки для выработки турбомашиной дополнительной мощности.
Эта задача решается тем, что в турбомашине, содержащей диафрагму с направляющими лопатками и диафрагменными лабиринтными уплотнениями, барабанный ротор с рабочими лопатками, снабженными хвостовыми промтельными частями, по крайней мере в одной из хвостовых промтельных частей выполнены сквозные перепускные каналы, суммарная проходная площадь которых составляет 0,005-0,075 от проходной площади каналов рабочих лопаток ступени, при этом перепускные каналы выполнены с поперечным сечением в форме поперечного сечения канала рабочих лопаток ступени.
Выполнение перепускных каналов в промтельной части рабочих лопаток необходимо для обеспечения отсоса протечки из зазора между диафрагмой и указанной промтельной частью. При этом суммарная проходная площадь перепускных каналов в диапазоне 0,005-0,075 от проходной площади каналов рабочих лопаток обеспечивает в реальном диапазоне величин протечек и коэффициентов расхода наиболее эффективный отсос протечек для каждого выбранного режима.
Выполнение перепускных каналов с поперечным сечением в форме поперечного сечения каналов рабочих лопаток ступени обеспечивает аэродинамические потери в перепускных каналах, близкие к потерям в каналах рабочих лопаток, в результате чего обеспечиваются максимальные коэффициенты расхода через перепускные каналы промтельной части и тем самым обеспечивается максимальная пропускная способность указанных каналов.
Таким образом, все отличительные признаки изобретения необходимы для эффективного отсоса протечки из зазора между диафрагмой и промтельной частью рабочих лопаток. При этом организация отсоса диафрагменных протечек через промтельные части рабочих лопаток упрощает конструкцию турбомашины с ротором барабанного типа по сравнению с прототипом. Кроме того, выполнение перепускных каналов в промтельных частях рабочих лопаток и их профилирование предложенным образом позволяет использовать энергию отсасываемой диафрагменной протечки для выработки турбомашиной дополнительной мощности.
На фиг. 1 изображен продольный разрез турбомашины; на фиг. 2 и 3 развертки сечений А-А на фиг. 1 рабочих лопаток с криволинейным и прямолинейным профилем соответственно; на фиг. 4 и 5 развертки сечений Б-Б на фиг. 1 перепускных каналов с криволинейным и прямолинейным профилем соответственно; на фиг. 6 и 7 графические зависимости, обосновывающие оптимальность предложенного диапазона проходных площадей перепускных каналов.
Турбомашина содержит диафрагму 1 с направляющими лопатками 2 и диафрагменными лабиринтными уплотнениями 3, барабанный ротор 4 с рабочими лопатками 5 с хвостовыми промтельными частями 6, имеющими сквозные перепускные каналы 7, суммарная проходная площадь которых составляет 0,005-0,075 от проходной площади каналов 8 рабочих лопаток 5.
Линии обводов перепускных каналов в их поперечном сечении выполнены в направлении соответствующих линий обвода канала 8 рабочих лопаток 5 относительно окружной скорости U вращения ротора 4 турбомашины.
Входные сечения перепускных каналов 7 могут быть выполнены соосно с кольцевым диафрагменным зазором. Каналы 7 могут быть выполнены как в отдельных промтельных частях 6, так и сформированы на стыке смежных промтельных частей 6.
При работе турбомашины в зависимости от аэродинамических параметров потока рабочего тела, конструкции и эксплуатационного состояния диафрагменных лабиринтных уплотнений 3 часть основного потока протекает через эти уплотнения и поступает в зазор между диафрагмой 1 и хвостовой промтельной частью 6 рабочих лопаток 5, откуда этот поток через сквозные перепускные каналы 7 отсасывается за турбомашину (пунктир на фиг. 1), так как давление рабочей среды там ниже, чем давление перед рабочими лопатками 5.
Таким образом, ограничивается попадание (подсос) в рабочую решетку рабочего тела, не обладающего скоростью основного потока и его направлением и оказывающего тормозящее воздействие на основной поток, в результате чего характер обтекания решетки улучшается и КПД турбомашины возрастает. В каналах 7 поток меняет направление, при этом происходит передача энергии потока протечки хвостовым промтельным частям 6 и рабочим лопаткам 5 турбомашины, так как дополнительное окружное усилие суммируется с окружным усилием турбомашины и мощность ее возрастает. Величина дополнительной мощности, вырабатываемой с помощью перепускных, каналов 7, зависит от количества протекающего рабочего тела, его энергии и аэродинамики каналов 7.
Количество протекающего через каналы 7 рабочего тела определяется их суммарной проходной площадью Δ F, зависит от их пропускной способности, определяемой коэффициентами расхода протечки через них, и может составить до 5 от основного потока, протекающего через всю турбомашину.
Энергия потока, протекающего через перепускные каналы 7, определяется кинетической энергией потока, вытекающего из диафрагменных лабиринтных уплотнений 3, и потенциальной энергией потока при наличии перепада давления между входом и выходом из перепускных каналов 7. При этом общая величина энергии потока, протекающего через перепускные каналы 7, соответствует тепловому располагаемому перепаду на турбомашину.
Предлагаемое изобретение предназначено для реализации в паровых турбинах с роторами барабанной конструкции. При этом перепускные каналы 7, имеющие форму каналов 8 рабочих лопаток 5, обеспечивают аэродинамические потери, которые по данным испытаний составляют 8-10 чему соответствуют коэффициенты расхода μ=0,8-0,9.
Предложенные пределы размеров площадей Δ F каналов 7 обеспечивают эффективные режимы работы турбомашины, что подтверждают графики, изображенные на фиг. 6 и 7. На фиг. 6 видно, что в предложенном диапазоне при отношении суммарной проходной площади Δ F перепускных каналов 7 к проходной площади F каналов 8 рабочих лопаток 5, равном 0,005-0,075, обеспечивается отсос протечек до 2 при минимальных коэффициентах расхода μ=0,1-0,3. В то же время из этого графика видно, что для отсоса протечки, равной 5 от основного потока, минимальная величина μ 0,65, что подтверждает необходимость выполнения перепускных каналов 7 с поперечным сечением в форме поперечного сечения канала 8 рабочих лопаток 5. Из графика на фиг. 6 также видно, что величина коэффициента расхода μ влияет на конструкцию промтельной части 6: чем меньше μ, тем больше площадь Δ F и наоборот.
На фиг. 7 изображен график изменения КПД турбомашины в зависимости от площади Δ F перепускных каналов 7 в реальном диапазоне величин протечек и коэффициентов расхода, равных 0,5 и 1.
При построении графика использованы экспериментальные данные, полученные при испытаниях ступеней турбомашин в зависимости от формы каналов 8 рабочих лопаток 5, степени реактивности и других параметров. Этими опытами установлено, что при подсосе рабочего тела в основной поток потери пропорциональны величине подсасываемого рабочего тела.
В качестве исходного внутренний КПД принят равным 85 что соответствует среднему значению КПД турбомашины, не имеющей перепускных каналов. Из графика на фиг. 6 видно, что в предложенном диапазоне площадей перепускных каналов 0,005-0,075 зависимости f имеют экстремумы (точки 1-5), что свидетельствует об оптимальности выбранного диапазона для решения поставленной задачи.
Выполнение турбомашины согласно изобретению позволит повысить ее коэффициент полезного действия в среднем на 1,5-2,5% по сравнению с базовым образцом, в качестве которого может быть взят прототип.
Claims (1)
- ТУРБОМАШИНА, содержащая диафрагму с направляющими лопатками и диафрагменными лабиринтными уплотнениями, барабанный ротор с рабочими лопатками, образующими рабочие каналы, и перепускные каналы, отличающаяся тем, что перепускные каналы выполнены по меньшей мере в одном промежуточном теле с суммарной площадью проходного сечения 0,005 0,075 площади проходного сечения рабочих каналов, причем форма поперечного сечения каждого перепускного канала выполнена в форме поперечного сечения рабочего канала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92011403/06A RU2042835C1 (ru) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | Турбомашина |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92011403/06A RU2042835C1 (ru) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | Турбомашина |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU92011403A RU92011403A (ru) | 1995-02-10 |
RU2042835C1 true RU2042835C1 (ru) | 1995-08-27 |
Family
ID=20133471
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92011403/06A RU2042835C1 (ru) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | Турбомашина |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2042835C1 (ru) |
-
1992
- 1992-12-02 RU RU92011403/06A patent/RU2042835C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Патент ФРГ N 1272305, кл. F 01D 11/01, 1968. * |
2. Заявка Великобритании N 1342663, кл. F 1T, 1974. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU857516A1 (ru) | Выхлопной патрубок осевой турбины | |
US5290144A (en) | Shroud ring for an axial flow turbine | |
Reid et al. | The effect of stator-rotor hub sealing flow on the mainstream aerodynamics of a turbine | |
PL335864A1 (en) | Flow passage or turbine vane surface structure | |
JP4180131B2 (ja) | 多段式の翼構造 | |
RU99101084A (ru) | Турбина, а также способ охлаждения турбины | |
CS281991A3 (en) | Turbine machine cascade provided with suction slots in the ceiling and/or the base and a turbine machine comprising such cascades | |
KR960008016A (ko) | 병합 사이클 발전 플랜트 | |
US6447247B1 (en) | Steam turbine | |
US5997249A (en) | Turbine, in particular steam turbine, and turbine blade | |
GB1301002A (en) | Improvements relating to fluid-flow machines | |
Foley et al. | Measurement of tip-clearance flow in a multistage, axial flow compressor | |
US3756740A (en) | Turbine stage | |
RU2042835C1 (ru) | Турбомашина | |
CZ279114B6 (cs) | Stupeň turbiny | |
JPH11148307A (ja) | タービンのシール構造 | |
JPS58101299A (ja) | 遠心圧縮機 | |
WO2000061918A2 (en) | Airfoil leading edge vortex elimination device | |
Denecke et al. | Influence of rub-grooves on labyrinth seal leakage | |
SU791978A1 (ru) | Лабиринтное уплотнение осевой турбомашины | |
Klemm et al. | Application of a cross flow fan as wind turbine | |
US4573870A (en) | Solid turbine wheel with guided discharge | |
WO2000008306A1 (en) | Sealing arrangement for a turbomachine | |
SU1318700A2 (ru) | Ступень осевой турбины | |
JPS5813041Y2 (ja) | 蒸気タ−ビンの作動流体漏洩防止装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MZ4A | Patent is void |
Effective date: 20051114 |