RU2063518C1

RU2063518C1 - Moving-blade shrouding rack

Info

Publication number: RU2063518C1
Application number: RU92016020/06A
Authority: RU
Inventors: О.Г. Вассерберг; Е.Д. Консон; В.Н. Макаров; Ю.Н. Неженцев; О.М. Холтобин
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод"
Priority date: 1992-12-30
Filing date: 1992-12-30
Publication date: 1996-07-10

Abstract

FIELD: turbomechanical engineering; turbine runners. SUBSTANCE: rack has depression 3 on one end and protruding part 4 on other end; during elastic acceleration, while turbine runner is running, they provide for engagement of adjacent blades by their resting through their contact sections 5,6 on one side of depression 3 and projecting part 4. Contact section 5 of depression 3 is concave and contact section 6 is convex. Their radii R5 and R6 are in definite proportion: radius R5 should be greater than radius R6 by at least total height of maximal edges determined by surface roughness. EFFECT: reduced wear of contact sections. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области турбостроения и касается облопчивания рабочих колес турбомашин. Более точно объектом изобретения является бандажная полка рабочей лопатки турбомашины. The invention relates to the field of turbine construction and for blading the impellers of turbomachines. More precisely, the object of the invention is the retaining band of the working blades of the turbomachine.

Бандажные полки рабочих лопаток турбомашины, обеспечивая сцепление лопаток рабочего колеса, повышают его динамическую прочность. При этом известны выполнения бандажной полки и лопаток в виде единого конструкционного элемента, в котором бандажная полка является частью лопатки, составляя с нею одну деталь, или скреплена с лопаткой жестким соединением. Известны и сочленения бандажной полки с лопаткой с помощью соединения, допускающего их относительную подвижность. Известны также бандажные полки, предназначенные для сцепления рабочих лопаток как путем непосредственного контакта концов бандажных полок, так и путем использования промежуточных элементов между концами бандажных полок. The shroud shelves of the rotor blades of the turbomachine, ensuring the adhesion of the blades of the impeller, increase its dynamic strength. Moreover, it is known that the retaining shelf and blades are made in the form of a single structural element, in which the retaining shelf is part of the blade, making up one part with it, or fastened to the blade with a rigid connection. Known and articulation of the retaining shelf with a blade using a connection that allows their relative mobility. Also known are retaining shelves intended for engaging working blades both by direct contact of the ends of the retaining shelves and by using intermediate elements between the ends of the retaining shelves.

Наиболее близкой к настоящему изобретению является бандажная полка рабочей лопатки турбомашины, образующая с лопаткой единый конструкционный элемент и выполненная с выборкой на одном конце и с выступающей частью на другом для непосредственного сцепления их контактными поверхностями с одной из боковых сторон с бандажными полками смежных лопаток при их упругой раскрутке в процессе вращения рабочего колеса /1/. Closest to the present invention is the retaining band of the working blade of the turbomachine, forming with the blade a single structural element and made with a sample at one end and with a protruding part at the other for direct engagement of their contact surfaces on one of the sides with the retaining shelves of the adjacent blades when they are elastic promotion during the rotation of the impeller / 1 /.

В известной бандажной полке такого типа контактные поверхности выборки и выступающей части представляют собой в развертке прямолинейные участки. Однако плотный контакт по всей длине прямолинейного участка возможен только теоретически при абсолютно идентичном изготовлении лопаток и их бандажных полок с точным расчетом угла взаимодействия этих участков при раскрутке лопаток. Фактически взаимодействие указанных участков имеет характер точечного контакта, в котором удельные давления достигают больших значений. Это приводит к повышенному износу контактной поверхности. В результате этого нарушаются относительное положение лопаток и после некоторого периода эксплуатации входные кромки периферийных частей отдельных лопаток и концы бандажных полок начинают выступать из плоскости вращения, что приводит к их повышенной эрозии и к вероятности вибрационной расстройки облопачивания рабочего колеса. Следствием этого является снижение динамической прочности лопаток и бандажных полок. In a known retaining shelf of this type, the contact surfaces of the sample and the protruding part are straight sections in the scan. However, tight contact along the entire length of the straight section is possible only theoretically with absolutely identical manufacture of the blades and their retaining shelves with an accurate calculation of the angle of interaction of these sections during the promotion of the blades. In fact, the interaction of these sections has the nature of a point contact in which specific pressures reach large values. This leads to increased wear on the contact surface. As a result, the relative position of the blades is violated, and after a certain period of operation, the input edges of the peripheral parts of the individual blades and the ends of the retaining shelves begin to protrude from the plane of rotation, which leads to their increased erosion and to the likelihood of vibrational mismatch of the impeller blading. The consequence of this is a decrease in the dynamic strength of the blades and retaining shelves.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания бандажной полки с такой геометрией контактных поверхностей выборки и выступающей части, которые обеспечивали бы их плотное прилегание с достаточно равномерным удельным давлением на относительно большой длине. The basis of the present invention is the task of creating a retaining shelf with such a geometry of the contact surfaces of the sample and the protruding part, which would ensure their tight fit with a fairly uniform specific pressure over a relatively long length.

Эта задача решается в бандажной полке с выборкой на одном конце и выступающей частью на другом для непосредственного сцепления контактными поверхностями с бандажными полками смежных лопаток при их упругой раскрутке, в которой в соответствии с сущностью настоящего изобретения контактные поверхности выборки и выступающей части выполнены в виде криволинейных участков по развертке бандажной полки соответственно вогнутого и выпуклого. При этом радиус кривизны вогнутого участка больше радиуса кривизны выпуклого, по меньшей мере, на значение суммарной высоты наибольших гребней, характеризующих шероховатость обеих поверхностей, но как можно ближе по значению к радиусу выпуклого участка из условий приемлемой технологии для гарантированного выполнения первого условия. This problem is solved in the retaining shelf with a sample at one end and a protruding part at the other for direct engagement of the contact surfaces with the retaining shelves of the adjacent blades by elastic unwinding, in which, in accordance with the essence of the present invention, the contact surfaces of the sample and the protruding part are made in the form of curved sections according to the scan of the retaining shelf, respectively concave and convex. Moreover, the radius of curvature of the concave section is greater than the radius of curvature of the convex, at least by the value of the total height of the largest ridges characterizing the roughness of both surfaces, but as close as possible to the radius of the convex section from the conditions of an acceptable technology for guaranteed fulfillment of the first condition.

При таком решении сцепление бандажных полок происходит по криволинейным контактным поверхностям, имеющим относительно одинаковую кривизну с несколько меньшей кривизной вогнутой поверхности выборки, что позволяет обеспечить достаточно равномерное давление на относительно большем по длине участке. Вместе с тем установленное в соответствии с сущностью изобретения превышение радиуса вогнутой поверхности позволяет предотвратить их возможное заклинивание при сцеплении во время упругой раскрутки лопастей. With this solution, the retaining of the retaining shelves occurs along curved contact surfaces having relatively equal curvature with a slightly smaller curvature of the concave surface of the sample, which allows for a fairly uniform pressure over a relatively large length section. At the same time, the excess of the radius of the concave surface established in accordance with the essence of the invention prevents their possible jamming during adhesion during elastic spinning of the blades.

На фиг.1 показан вид на бандажную полку рабочей лопатки паровой турбины по ее развертке в плоскости; на фиг. 2 вид рабочей лопатки с бандажной полкой по фиг. 1 в диаметральной плоскости рабочего колеса, в уменьшенном масштабе. Figure 1 shows a view of the retaining shelf of the working blades of a steam turbine in its plane scan; in FIG. 2 is a view of a working blade with a retaining shelf in FIG. 1 in the diametrical plane of the impeller, on a reduced scale.

В качестве примера реализации настоящего изобретения предлагается изображенная на чертежах рабочая лопатка с бандажной полкой для паровой турбины. При этом фиг. 1 достаточно полно и ясно отображает сущность изобретения, а фиг. 2 поясняет характер сочетания бандажной полки с рабочей лопаткой. As an example of implementation of the present invention, the working blade with a retaining shelf for a steam turbine shown in the drawings is provided. Moreover, FIG. 1 sufficiently and clearly reflects the essence of the invention, and FIG. 2 illustrates the nature of the combination of the retaining shelf with the working blade.

Как это следует из фиг. 2 бандажная полка 1 образует единый конструкционный элемент с рабочей лопаткой 2 в виде монолитной детали, в которой бандажная полка 1 является периферийной оконечностью пера лопатки 2, служащей для сцепления с бандажными полками смежных лопаток рабочего колеса. As follows from FIG. 2, the retaining shelf 1 forms a single structural element with the working blade 2 in the form of a monolithic part, in which the retaining shelf 1 is the peripheral tip of the feather of the blade 2, which serves to engage with the retaining shelves of adjacent impeller vanes.

В соответствии с изобретением и как это видно на фиг. 1 бандажная полка 1 выполнена на одном конце с выборкой 3, а на другом конце с выступающей частью 4. С одной из боковых сторон выборка 3 и выступающая часть 4 содержат контактные поверхности соответственно 5 и 6. Через эти контактные поверхности осуществляется сцепление бандажных полок смежных лопаток при упругой раскрутке рабочих лопаток в процессе вращения рабочего колеса паровой турбины. Это сцепление осуществляется упором контактной поверхности 5 выборки 3 изображенной бандажной полки с контактной поверхностью выступающей части бандажной полки смежной лопатки и соответственно контактной поверхности 6 выступающей части 4 изображенной бандажной полки с контактной поверхностью выемки бандажной полки смежной лопатки. На фиг. 1 показан такой момент сцепления с изображением бандажных полок смежных лопаток пунктирными линиями. According to the invention and as seen in FIG. 1, the retaining shelf 1 is made at one end with a sample 3, and at the other end with a protruding part 4. On one of the sides, the sampling 3 and the protruding part 4 contain contact surfaces 5 and 6, respectively. Through these contact surfaces, the retaining brackets of adjacent blades are engaged with the elastic promotion of the blades during the rotation of the impeller of a steam turbine. This coupling is carried out by abutting the contact surface 5 of the sample 3 of the illustrated retaining shelf with the contact surface of the protruding part of the retaining band of the adjacent blade and, accordingly, the contact surface 6 of the protruding part 4 of the illustrated retaining shelf with the contact surface of the recess of the retaining band of the adjacent blade. In FIG. 1 shows such a moment of engagement with the image of the retaining shelves of adjacent blades in dashed lines.

Как это ясно видно из фиг.1, контактные поверхности 5 и 6 по развертке в плоскости выполнены в виде криволинейных участков вогнутого и выпуклого с радиусами R₅ и R₆, соответственно. В соответствии с изобретением соотношение этих радиусов должно отвечать определенным условиям. Вогнутый криволинейный участок контактной поверхности 5 выборки 3 должен превышать по значению радиуса R₅ значение радиуса R₆ выпуклого криволинейного участка контактной поверхности 6 выступающей части 4. Это превышение должно быть не менее суммарной высоты наибольших гребней, характеризующих шероховатость обеих контактных поверхностей. Вместе с тем разница значений радиусов R₅ и R₆ должна быть как можно меньшей. Это определяется теми возможностями, которые обеспечиваются технологией, приемлемой для данного производства и модели турбомашины с учетом экономических факторов.As can be clearly seen from figure 1, the contact surfaces 5 and 6 along the scan in the plane are made in the form of curved sections of concave and convex with radii R ₅ and R ₆ , respectively. In accordance with the invention, the ratio of these radii must meet certain conditions. The concave curved portion of the contact surface 5 of the sample 3 must exceed the radius R _{5 of} the radius R _{6 of the} convex curved portion of the contact surface 6 of the protruding part 4. This excess must be not less than the total height of the largest ridges characterizing the roughness of both contact surfaces. However, the difference between the radii R ₅ and R ₆ should be as small as possible. This is determined by the capabilities that are provided by technology acceptable for a given production and model of a turbomachine, taking into account economic factors.

Так, например, если поверхности 5 и 6 из условий технико-экономических факторов принято выполнять по классу чистоты, характеризующемуся шероховатостью 25 мкм, суммарная высота максимальных гребней составит 50 мкм. Следовательно, согласно изобретению радиус R₅ должен быть больше радиуса R₆ на эти 50 мкм. По технологии производства, установленной для выполнения краевых поверхностей бандажных полок рабочих колес паровых турбин, без увеличения стоимости, радиус вогнутой поверхности может быть выполнен с точностью +0,15^oC+0,05 мм, а радиус выпуклой поверхности R₆ с точностью -0,10 мм. Как это легко подсчитать, при указанных условиях радиус R₅ гарантированно будет больше радиуса R₆ на суммарную высоту наибольших гребней это превышение составит от 0 до 0,2 мм.So, for example, if surfaces 5 and 6 from the conditions of technical and economic factors it is customary to perform according to the cleanliness class, characterized by a roughness of 25 μm, the total height of the maximum ridges will be 50 μm. Therefore, according to the invention, the radius R ₅ must be greater than the radius R ₆ by these 50 μm. According to the production technology established for the execution of the edge surfaces of the retaining shelves of the impellers of steam turbines, without increasing the cost, the radius of the concave surface can be made with an accuracy of +0.15 ^o C + 0.05 mm, and the radius of the convex surface R ₆ with an accuracy of -0 , 10 mm. As it is easy to calculate, under these conditions, the radius R _{5 is} guaranteed to be greater than the radius R ₆ by the total height of the largest ridges, this excess will be from 0 to 0.2 mm.

К форме и точности выполнения других поверхностей обводов выемки 3 и выступающей части 4 каких-либо особых условий не предъявляется. При этом боковые стороны этих частей, противоположные расположению контактных поверхностей 5 и 6,могут быть выполнены в виде прямолинейных участков, как это показано на фиг. 1, что значительно упрощает их выполнение. The shape and accuracy of the execution of other surfaces of the contours of the recess 3 and the protruding part 4 are not presented with any special conditions. The lateral sides of these parts, opposite to the arrangement of the contact surfaces 5 and 6, can be made in the form of straight sections, as shown in FIG. 1, which greatly simplifies their implementation.

Работа описанной рабочей лопатки с бандажной полкой происходит обычным образом. При вращении рабочего колеса паровой турбины происходит упругая раскрутка лопаток и они сцепляются своими бандажными полками путем упора друг в друга соответствующими контактными поверхностями 5 и 6. The operation of the described working blade with a retaining shelf occurs in the usual manner. When the impeller of the steam turbine rotates, the blades are elasticly spun and they are coupled by their retaining shelves by abutting against each other with the corresponding contact surfaces 5 and 6.

Благодаря тому, что радиус R₅ вогнутого участка больше радиуса R₆ выпуклого участка, но их разница незначительна, обеспечивается плотное прилегание контактных поверхностей 5 и 6 сцепляющихся бандажных полок и тем самым достигается достаточно равномерное контактное давление на большой протяженности по длине. В результате этого износ контактных поверхностей будет минимальным. В то же время, т.к. указанная разница радиусов R₅ и R₆ превышает суммарную высоту гребней контактных поверхностей, исключается вероятность заедания и заклинивания при сцеплении бандажных полок.Due to the fact that the radius R _{5 of the} concave section is larger than the radius R _{6 of the} convex section, but their difference is insignificant, a tight fit of the contact surfaces 5 and 6 of the mating retaining shelves is ensured and thereby a fairly uniform contact pressure is achieved over a long length. As a result, wear on the contact surfaces will be minimized. At the same time, as the indicated difference of the radii R ₅ and R ₆ exceeds the total height of the ridges of the contact surfaces, eliminating the likelihood of jamming and jamming when coupling retaining shelves.

Claims

The banding shelf of the working blade, forming a single structural element with a shelf and having a protrusion on one end and a cavity on the other to provide contact surfaces of the adjacent blades on the shelves, characterized in that the contact surfaces of the protrusion and trough are curved and the radius of curvature of the contact surface of the trough is larger the radius of curvature of the contact surface of the protrusion of at least the value of the total height of the largest ridges of roughness of the contact surfaces of the depression and protrusion.