RU2187657C2

RU2187657C2 - Turbomachine vane cascade

Info

Publication number: RU2187657C2
Application number: RU2000116851A
Authority: RU
Inventors: Д.А. Савельев
Original assignee: Савельев Денис Анатольевич
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2002-08-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; turbines. SUBSTANCE: proposed turbomachine vane cascade has rim, shroud and similar profile vanes installed at constant pitch over circumference and forming working channel together with inner surface of shroud and outer surface of rim. Vane cascade has additional rings arranged coaxially in rim bores. Vanes are flat, being arranged between shroud and additional rings in rim slots at angle to its axis and are mated with inner surface of shroud and outer surface of additional rings. Generating lines of vane surfaces mated with surfaces of shroud and additional rings correspond to lines of intersection of surfaces of shroud and additional rings with planes arranged at angle corresponding to angle between vanes and rim axis. Inner surface of shroud and outer surface of rim are made to suit required change of value of through section of working channels along their axis. EFFECT: adaptability to manufacture and accuracy of making, reduced manufacturing cost of turbomachine. 4 dwg

Description

Изобретение относится к турбостроению, а именно к лопаточным (неподвижным или вращающимся) решеткам турбомашины. The invention relates to turbine construction, namely to blade (fixed or rotating) lattices of a turbomachine.

Известна лопаточная решетка турбомашины, имеющая лопатки одинакового профиля, установленная с постоянным по окружности шагом, с ограничивающими лопатки поверхностями и образующие с ними рабочие каналы (Авторское свидетельство СССР 877086, F 01 D 5/14, 1979 г.). Known blade lattice of a turbomachine having blades of the same profile, installed with a constant pitch around the circumference, with surfaces bounding the blades and forming working channels with them (USSR Author Certificate 877086, F 01 D 5/14, 1979).

Наиболее близким к предлагаемому решению является лопаточная решетка осевой турбомашины, в которой лопатка выступом входит в кольцевой паз бандажа, а цилиндрическим хвостовиком - в радиальное сверление ротора (Авторское свидетельство СССР 164886, F 01 D 5/00, 1963 г.). Closest to the proposed solution is the blade lattice of an axial turbomachine, in which the blade protrudes into the annular groove of the bandage, and the cylindrical shaft into the radial drilling of the rotor (USSR Author's Certificate 164886, F 01 D 5/00, 1963).

Недостатком этих конструкций является сложность изготовления криволинейных лопаток, необходимость их индивидуального изготовления и базирования в радиальном направлении. Это делает невозможным изготовление лопаток в один размер и одинакового для всех лопаток точного базирования в радиальном направлении, что приводит к необходимости последующей баллансировки и удорожанию турбомашины. The disadvantage of these designs is the difficulty of manufacturing curved blades, the need for their individual manufacture and basing in the radial direction. This makes it impossible to manufacture the blades in one size and the exact same radial direction for all the blades, which leads to the need for subsequent balancing and the cost of the turbomachine.

Проблемами, решаемыми данным изобретением, являются упрощение конструкции, повышение технологичности и точности изготовления лопаточной решетки, а также снижение себестоимости турбомашины. The problems solved by this invention are the simplification of the design, improving the manufacturability and accuracy of manufacturing a blade grill, as well as reducing the cost of a turbomachine.

Указанные технические проблемы решаются тем, что лопаточная решетка турбомашины, включающая обод, бандаж и лопатки одинакового профиля, установленные с постоянным по окружности шагом и образующие с внутренней поверхностью бандажа и внешней поверхностью обода рабочие каналы, снабжена дополнительными кольцами, размещенными в расточках обода соосно с ним, а лопатки имеют плоскую форму и размещены между бандажом и дополнительными кольцами в пазах обода под углом к его оси и сопряжены с внутренней поверхностью бандажа и внешней поверхностью дополнительных колец, причем образующие поверхностей лопаток, находящихся в сопряжении с поверхностями бандажа и дополнительных колец соответствуют линиям пересечения поверхностей бандажа и дополнительных колец с плоскостями, расположенными под углом, соответствующим углу между лопатками и осью обода, а внутренняя поверхность бандажа и внешняя поверхность обода выполнены в зависимости от необходимого изменения величины проходного сечения рабочих каналов вдоль их оси. These technical problems are solved in that the turbomachine blade grill, including the rim, bandage and vanes of the same profile, installed with a constant pitch around the circumference and forming working channels with the inner surface of the bandage and the outer surface of the rim, is provided with additional rings placed in the bore of the rim coaxially with it and the blades have a flat shape and are placed between the bandage and additional rings in the grooves of the rim at an angle to its axis and are conjugated with the inner surface of the bandage and the outer surface additional rings, moreover, the generatrixes of the surfaces of the blades in conjunction with the surfaces of the brace and additional rings correspond to the lines of intersection of the surfaces of the brace and additional rings with planes located at an angle corresponding to the angle between the blades and the axis of the rim, and the inner surface of the brace and the outer surface of the rim depending on the necessary change in the size of the passage section of the working channels along their axis.

Заявленное устройство поясняется чертежами, где изображено
Фиг.1 - разрез вдоль оси обода лопаточной решетки турбомашины.The claimed device is illustrated by drawings, which depict
Figure 1 is a section along the axis of the rim of the blade lattice of a turbomachine.

Фиг.2 - вид А на фиг. 1. FIG. 2 is a view A of FIG. 1.

Фиг.3 - вид Б на фиг. 1 без бандажа. FIG. 3 is a view B of FIG. 1 without bandage.

Фиг. 4 - пространственное изображение сопряжения лопаток с дополнительными кольцами и бандажом. FIG. 4 is a spatial image of the pairing of the blades with additional rings and a bandage.

Лопаточная решетка турбомашины состоит из обода 1, в пазах которого под расчетным углом к его оси и постоянным по окружности шагом размещены плоские лопатки 2. Положение лопаток 2 в радиальном направлении определяется дополнительными кольцами 3, размещенными в расточках обода 1 соосно с ним, и фиксируются в этом направлении бандажом 4. Образующие поверхностей 5 и 6 лопаток 2 соответствуют линиям пересечения внутренней поверхности 7 бандажа 4 и внешней поверхности дополнительных колец 3 с плоскостями, расположенными под углом к оси обода, равным углу наклона лопаток 2 к оси обода 1. Боковые поверхности лопаток 2, наружная поверхность 9 обода 1 и внутренняя поверхность 7 бандажа 4 образуют рабочие каналы. Формы поверхностей 7 и 9 выполнены в зависимости от необходимого изменения величины проходного сечения рабочих каналов вдоль их осей 10. The blade lattice of a turbomachine consists of a rim 1, in the grooves of which flat blades 2 are placed at a calculated angle to its axis and with a constant pitch around the circumference. The position of the blades 2 in the radial direction is determined by the additional rings 3 placed in the bores of the rim 1 coaxially with it and fixed in in this direction by the bandage 4. The generatrices of the surfaces 5 and 6 of the blades 2 correspond to the lines of intersection of the inner surface 7 of the bandage 4 and the outer surface of the additional rings 3 with the planes located at an angle to the axis of the rim m angle of inclination of the blades 2 to the axis of the rim 1. The lateral surfaces of the blades 2, the outer surface 9 of the rim 1 and the inner surface 7 of the band 4 form the working channels. The shapes of the surfaces 7 and 9 are made depending on the necessary change in the size of the passage section of the working channels along their axes 10.

Лопаточная решетка турбомашины работает следующим образом. The blade grill of a turbomachine works as follows.

В процессе работы турбомашины рабочее тело протекает через рабочие каналы лопаточной решетки и изменяет свою скорость, давление и температуру в соответствии с изменением величины проходного сечения рабочего канала. During the operation of the turbomachine, the working fluid flows through the working channels of the scapular lattice and changes its speed, pressure and temperature in accordance with the change in the passage size of the working channel.

При вращающении решетки возникают центробежные силы, которые действуют на лопатки 2. А так как все лопатки 2 находятся в контакте с дополнительными кольцами 3, жестко зафиксированными в ободе 1 в радиальном направлении, и прижимаются к дополнительным кольцам 3 бандажом 4, то лопатки 2 тоже жестко зафиксированы относительно обода 1 в радиальном направлении. Таким образом, центробежные силы воспринимаются бандажом 4. Окружные усилия, возникающие при прохождении газового потока через рабочие каналы лопаточной решетки турбомашины и создающие момент сопротивления на валу турбины при использовании ее в компрессоре или активный момент при использовании ее в расширительной машине, воспринимаются боковыми поверхностями пазов обода 1. When the lattice rotates, centrifugal forces arise that act on the blades 2. And since all the blades 2 are in contact with the additional rings 3, rigidly fixed in the rim 1 in the radial direction, and pressed against the additional rings 3 by the bandage 4, the blades 2 are also rigid fixed relative to the rim 1 in the radial direction. Thus, the centrifugal forces are perceived by the bandage 4. The circumferential forces arising during the passage of the gas flow through the working channels of the turbomachine blade grill and creating a moment of resistance on the turbine shaft when used in the compressor or the active moment when used in the expansion machine are perceived by the lateral surfaces of the rim grooves 1.

Плоская форма лопаток 2 значительно упрощает их изготовление и делает возможным обрабатывать их в пакете в один размер, а так как дополнительные кольца 3 являются общей базой для всех лопаток и обеспечивают одинаковую для всех лопаток точную базировку в радиальном направлении, то балансировка становится необязательной. The flat shape of the blades 2 greatly simplifies their manufacture and makes it possible to process them in a bag of one size, and since the additional rings 3 are a common base for all blades and provide the same exact radial alignment for all blades, balancing becomes optional.

Все это существенно упрощает конструкцию решетки, повышает ее технологичность и точность изготовления и снижает себестоимость турбомашины. All this greatly simplifies the design of the lattice, increases its manufacturability and manufacturing accuracy and reduces the cost of the turbomachine.

Claims

The turbomachine blade lattice, including the rim, bandage and vanes of the same profile, installed with a constant pitch around the circle and forming working channels with the inner surface of the bandage and the outer surface of the rim, characterized in that it is equipped with additional rings placed in the bore of the rim coaxially with it, and the blades have a flat shape and are placed between the bandage and the additional rings in the grooves of the rim at an angle to its axis and are conjugated with the inner surface of the bandage and the outer surface of the additional rings, moreover, the generatrices of the surfaces of the blades that are in conjunction with the surfaces of the brace and additional rings correspond to the lines of intersection of the surfaces of the brace and additional rings with planes located at an angle corresponding to the angle between the blades and the axis of the rim, and the inner surface of the brace and the outer surface of the rim are made depending on the necessary changes in the passage size of the working channels along their axis.