РАБОЧАЯ ЛОПАТКА С БАНДАЖНОЙ ПОЛКОЙ Российский патент 1996 года по МПК F01D5/22 

Изобретение относится к области турбостроения и касается облопачивания роторов турбомашин. При этом объектом изобретения является рабочая лопатка с бандажной полкой.

Известны работы лопатки с бандажными полками, цилиндрические контактные поверхности которых в развертке имеют вид ломаных линий с прямолинейными участками (1). Однако плотный контакт по всей длине прямолинейных участков возможен только теоретически, а поэтому фактически контакт осуществляется по отдельным точечным участкам. Известны рабочие лопатки с бандажными полками, цилиндрические контактные поверхности которых в развертке имеют вид выпуклого и вогнутого участков (2). Это позволяет обеспечить достаточно плотный контакт на относительно большом по длине участке и тем самым снизить удельные давления. Вместе с тем в процессе вращения рабочего колеса кроме раскруток рабочих лопаток под действием рабочей среды может происходить и радиальное смещение бандажных полок, приводящее к уменьшению поверхности контакта.

В основу настоящего изобретения поставлена задача такого усовершенствования рабочей лопатки с бандажной полкой, имеющей в развертке на противоположных торцевых концах выпуклый и выгнутый участки, которое позволяло бы обеспечивать плавное вхождение в сцепление бандажными полками без задиров острыми гранями.

Эта задача решается в рабочей лопатке с бандажной полкой, имеющей на противоположных торцевых концах в развертке выпуклый и вогнутый участки, в которой, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, по меньшей мере одна из торцевых поверхностей выполнена выпуклой с радиусом кривизны, не менее чем в десять раз превышающим толщину бандажной полки у торца.

При таком исполнении исключаются врезания одной бандажной полки в другую своей острой гранью и тем самым гарантируется плавное сопряжение выпуклого участка бандажной полки одной рабочей лопатки с вогнутым участком бандажной полки соседней рабочей лопатки. Вместе с тем при указанной кривизне торцовой поверхности, учитывая проявление упругой деформации при сцеплении рабочих лопаток бандажными полками, обеспечивается достаточна большая площадь контакта бандажных полок, но при этом устраняется быстрый износ контактных поверхностей с образованием недопустимых зазоров. Так же, как выполнено сопряжение цилиндрических поверхностей бандажных полок в развертке, может быть выполнено и сопряжение их торцевых поверхностей. При этом торцевая поверхность, располагающаяся с противоположного конца относительно выпуклой торцевой поверхности, должна быть выполнена вогнутой.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подобным описанием одного из примеров его реализации, изображенного на прилагаемых чертежах, на которых:
фиг. 1 показывает вид на бандажную полку рабочей лопатки турбомашины в развертке по плоскости;
фиг.2 вид рабочей лопатки в разрезе по А-А на фиг.1.

В качестве примера реализации настоящего изобретения предлагается изображенная на чертежах рабочая лопатка с бандажной полкой для паровой турбины. При этом фиг. 1 показывает общий характер сцепления рабочих лопаток бандажными полками, а фиг.2 отражает основные отличия настоящего изобретения. Как это видно из фиг. 2, бандажная полка 1 составляет единый конструкционный элемент с рабочей лопаткой, располагаясь на периферийной части пера 2 лопатки. Бандажная полка 1 на одном конце со стороны цилиндрической поверхности имеет участок 3, а на противоположном конце выпуклый выступающий участок 4, которые своими торцами контактными поверхностями 5 и 6, соответственно, сцепляются с такими же участками бандажных полок смежных рабочих лопаток при их раскрутке в процессе вращения рабочего колеса. Для обеспечения плавного сцепления без заклинивания выпуклого и вогнутого участков радиус R₅ несколько превышает радиус R₆, но в то же время достаточно близок, чтобы контакт между поверхностями 5 и 6 осуществлялся на достаточно большой длине.

В меридиальной плоскости по меньшей мере одна из торцевых контактных поверхностей 6 также выполнена криволинейной по радиусу R_t. Этот радиус не менее чем в десятикратном размере превышает толщину бандажной полки у ее торца. Такое исполнение позволяет обеспечить хорошее вхождение контактных поверхностей соседних бандажных полок в зацепление и в то же время, благодаря упругой деформации, получить достаточно большую площадь контакта. При этом возможный, некоторый износ контактных поверхностей ускорит взаимную приработку основных контактных участков по развертке цилиндрических поверхностей, ответственных за надежный длительный контакт лопаток в процессе эксплуатации турбомашины.

Использование: в турбостроении, конкретно в роторах турбомашин. Сущность изобретения: в развертке цилиндрическая поверхность бандажной полки содержит на противоположных концах выпуклый и вогнутый участки, предназначенные для взаимодействия с соответствующими участками противоположного знака кривизны бандажных полок смежных лопаток. При этом, по меньшей мере, одна из торцевых поверхностей этих участков выполнены выпуклой с радиусом кривизны, не менее чем в десять раз превышающим толщину бандажной полки у торца, что обеспечивает плавное вхождение в зацепление и ускоренную приработку контактных поверхностей бандажных полок смежных лопаток. 2 ил.

Рабочая лопатка с бандажной полкой, имеющей в окружном направлении на одном из торцев выпуклый, а на другом торце вогнутый участки, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из торцевых поверхностей в поперечном направлении выполнена выпуклой с радиусом кривизны не менее чем в десять раз превышающим толщину бандажной полки у торца.