SU411214A1 - - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к турбостроению.

Известны лопатки рабочего колеса турбомашины , например, дл  последних ступеней паровой турбины большой мощности.

Цель изобретени  - повысить прочность и экономичность работы турбины. Дл  этого используют лопатку, на вогнутой поверхности профил  которой выполнен волнообразный выступ, плавно сопр женный двукратным изменением знака ее кривизны. Вершина волнообразного выступа отстоит от входной кромки на рассто нии, полученном по формуле

1л макс (0,5 - 0,6) 6 sia Руст,

где /д макс - рассто ние вершины волнообразного выступа от входной кромки; b - хорда профил , Руст - угол установки профил .

На фиг. 1 изображены в сравнении верхн   половина известной рабочей лопатки предельной длины и верхн   половина предлагаемой лопатки, обычное сечение; на фиг. 2 показана предлагаема  лопатка.

Предлагаема  лопатка используетс  дл  турбинной ступени большой веерности преимущественно мощной паровой конденсационной турбины, профили поперечных сечений которой отличаютс  от известных формой стороны давлени .

Па фиг. 1 совмещены три профил  одного из сечений лопатки с одинаковой площадью поперечного сечени . Профили А и Б - обычного типа, профиль В - предлагаемый, нового

типа. Входной участок профил  нового типа в отличие от обычных профилей проектируетс  на оптимальный угол атаки, который определ етс  по данным теплового расчета (с учетом переменного режима).

В отличие от профилей обычного типа сторона давлени  предлагаемого профил  выполн етс  с двукратным изменением кривизны. Контур стороны давлени  имеет волнообразный вид; входна  часть профил  очерчена

кривой аб, имеющей обычную вогнутость, в точке б знак кривизны измен етс  и следует выпуклый участок бв, в точке в кривизна вторично мен ет знак и до точки г контур профил  очерчен кривой, имеющей обычно прин тую вогнутость.

Все три участка стороны давлени  профил  могут очерчиватьс  дугами окружностей, лемнискатами , параболами и другими кривыми с плавно из.мен ющейс  кривизной.

Рассто ние дд максимального утолщени  профил  от входной кромки и форма выпуклого участка на стороне давлени  профил  выбираютс  так, чтобы за точкой д по потоку межпрофильный канал сужалс . В этом случае достигаетс  благопри тное распределение

скоростей по стороне давлени  профил . Положение и величина утолщени  выбираютс  так, чтобы обеспечить рациональное положение центра т жести профил  дл  формировани  лопатки в целом.

На фиг. 1 видно принципиальное отличие формы сечени  предлагаемой лопатки от известных .

Профиль А спроектирован на оптимальный угол атаки. Тем не менее решетка аэродинамически неоптимальна из-за нежелательно малого относительного шага t - ( - шаг реЬ

шетки, b - хорда профил ). Момент сопротивлени  этого профил  существенно ниже требуемого по услови м изгиба.

Профиль Б спроектирован с требуемым моментом сопротивлени . При этом отрицательный угол атаки очень велик, а также сохран етс  неоптимальный относительный шаг решетки .

Профиль В соответствует сечению предлагаемой лопатки. Он спроектирован на оптимальный угол атаки и имеет требуемый момент сопротивлени . Решетка, составленна  из этих профилей, имеет оптимальный относительный шаг.

Опыт проектировани  лопатки предельной длины с профил ми новой формы показывает. Что отмеченные выше услови  построени  сечений лопатки не противоречивы и выполнение их легко обеспечивает конструирование лопатки, центры т жести отдельных сечений которой наход тс  на одном радиусе.

Принципиально новым в предлагаемой конструкции  вл етс  характерное дл  сечений верхней половины лопатки перенесение места максимальных напр жений изгиба с кромок на поверхность профил . Именно в этой части лопатки напр жени  от изгиба максимальны. При этом повышаетс  динамическа  прочность лопатки, так как исключаетс  вли ние местной концентрации напр жений, котора , как известно, вызываетс  кромками профил . Поэтому можно при сохранении допускаемых динамических напр жений уменьшить толщину кромок, что повышает экономичность ступени .

Дл  верхней половины рабочей лопатки предельной длины характерны длинные и тонкие слабо изогнутые профили, которые отличаютс  малыми моментами сопротивлени . Сечение предлагаемой лопатки отличаетс  заметно повышенным моментом сопротивлени  при одинаковой площади, благодар  местному утолщению профил  при оптимальном шаге решетки.

Следовательно, при прочих равных услови х напр жени  от изгиба и динамические напр жени  Б предлагаемой лопатке меньше, чем в известных лопатках.

Предлагаема  лопатка имеет плавно мен ющиес  обводы. Все центры т жести ее сечений располагаютс  на одном радиусе, отсутствует дополнительный изгиб от центробежных сил. Опыт проектировани  и результаты экспериментального исследовани  предлагаемых профилей показывают, что местоположение вершины волнообразного выступа на стороне давлени  лопатки может быть определено по следующей формуле

/л„акс (0,5-0,6)-6-8труст,

Предмет изобретени 

Claims (2)

1.Лопатка рабочего колеса турбомашины, например, дл  последних ступеней паровой турбины большой мощности, отличающа с  тем, что, с целью повышени  прочности и

экономичности работы турбины, на вогнутой поверхности профил  выполнен волнообразный выступ, плавно сопр женный двукратным изменением знака ее кривизны.

2.Лопатка по п. 1, отличающа с  тем, что вершина волнообразного выступа отстоит

от входной кромки на рассто нии, полученном по формуле,

Д макс (0,5 - 0,6) & sin руст,

где /дмакс - рассто ние вершины волнообразного выступа от входной кромки, Ъ - хорда профил . Руст-угол установки профил . . fixodhia

сриг. If, ffpoMHO