ПАРОВАЯ ТУРБИНА Российский патент 1998 года по МПК F01D11/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в паровых турбинах.

Известны типовые паровые турбины, содержащие многоступенчатый ротор с дисками, снабженными рабочими лопатками, расположенные между ними диафрагмы с сопловыми каналами на ободе (см., например, Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. - М.: Энергоиздат, 1990, с. 226, рис. 6.13).

Известные паровые турбины имеют недостатки, снижающие экономичность из-за наличия неизбежных протечек пара при вращении ротора в турбинных ступенях через лабиринтовые уплотнения по валу и периферии ротора. Протечки могут быть значительными при износе гребней уплотнений.

Наиболее близкой к изобретению является паровая турбина, содержащая многоступенчатый ротор с дисками, снабженными рабочими лопатками, расположенные между ними диафрагмы с соплами на ободе и центральными отверстиями, на которых в фигурных пазах установлены сегменты с гребнями лабиринтовых уплотнений, входящими в пазы на валу ротора (Справочник "Тепловые и атомные электростанции", под общей редакцией Григорьева В.А. и Зорина В.М. - М.: Энергоиздат, 1982, с. 336, 340, рис. 5 - 14).

Недостатком известной паровой турбины также является наличие протечек пара через лабиринтовые уплотнения и отсутствие полезного использования протечек пара.

Задачей изобретения является осуществление полезного использования протечек пара.

Технический результат достигается за счет того, что в паровой турбине, содержащей многоступенчатый ротор с дисками, снабженными рабочими лопатками, расположенные между ними диафрагмы с соплами на ободе и центральными отверстиями, на которых в фигурных пазах установлены сегменты с гребнями лабиринтовых уплотнений, входящими в пазы на валу ротора, в диафрагмах выполнены каналы, сообщающие сопла с центральными отверстиями, а под отверстиями каналов в диафрагмах, сообщающихся с соплами, выполнены пазы на входных торцах сегментов.

Выполнение пазов в торцах сегментов позволит, не уменьшая длины лабиринтового уплотнения, через них отсасывать пар протечек в сопла по каналам в диафрагмах, который приобретает центробежную силу при вращении ротора и будет выбрасываться через пазы к каналам в сопла, которые обладают эжектирующими свойствами за счет расширения пара в них. Зазор между поверхностями центрального отверстия диафрагмы и сегмента обычно составляет не более 2 - 3 мм и через него будет дополнительно подсасываться пар из пространства между диафрагмой и диском ротора, что увеличит эффект по полезному использованию теряемого от протечек пара.

На фиг. 1 показана паровая турбина (часть ее из нескольких ступеней по оси вала ротора, т.к. последующие ступени по технологическому процессу аналогичны); на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3, 4 - развертка поверхности сегмента в сечении С-С на фиг. 1, варианты выполнения формы пазов.

Паровая турбина содержит корпус 1, ротор 2 с дисками 3, их разгрузочные отверстия 4 и рабочие лопатки 5 с бандажем 6 и уплотнениями 7, диафрагмы 8 с соплами 9, образуемые лопатками 10, сегменты 11 лабиринтового уплотнения с гребнями 12, входящими в пазы 13 ротора 2. Диафрагмы 8 имеют каналы 14 от их центральных отверстий в сопла 9 и закреплены в корпусе 1. Сегменты 11 прижимаются к валу ротора 2 рессорными пружинами 15 и имеют согласно изобретению пазы 16, форма которых показана на фиг. 3, 4 в 2-х вариантах. Форма пазов может быть и другой. На фиг. 2 показано сечение сопла 9.

Работа паровой турбины осуществляется следующим образом.

Подводимый к соплам 9 пар ускоряется с преобразованием потенциальной энергии в кинетическую со снижением его давления и поступает на рабочие лопатки 5 ротора 2, приводя его во вращение с совершением механической работы по известному технологическому процессу. Выходящий отработанный в ступени пар поступает с некоторой выходной скоростью в сопла последующей ступени, и так от ступени к ступени процесс аналогичен.

В процессе совершения механической работы вращающимся ротором происходит протечка пара через уплотнения 7 по ободу диска 3 и по его валу через лабиринтовые уплотнения. Через пазы 16 в сегментах 11 часть пара протечки через уплотнения на начальном участке за счет центробежной силы при вращении ротора 2 выбрасывается к каналам 14 и отсасывается по ним в сопла 9, уменьшая на эту величину паразитную утечку пара по валу ротора. Из пространства между дисками 3 и диафрагмами 8 через зазор между поверхностями сегментов 11 и центральных отверстий диафрагм дополнительно отсасывается пар по каналам 14 в сопло 9. Таким образом, благодаря выполнению на торцах сегментов 11 пазов 16 обеспечивается, не уменьшая длины лабиринтового уплотнения, снижение величины протечки пара через лабиринтовые уплотнения с полезным использованием отсасываемого пара по каналам 14 для совершения механической работы с повышением экономичности паровой турбины.

Изобретение может быть использовано в теплоэнергетике. Паровая турбина содержит многоступенчатый ротор с дисками, снабженный рабочими лопатками, и расположенные между дисками диафрагмы с соплами на ободе, центральными отверстиями и фигурными пазами. В пазах установлены сегменты с гребнями лабиринтовых уплотнений, входящие в пазы на валу ротора. В диафрагмах выполнены каналы, сообщающие сопла с центральными отверстиями, а под отверстиями каналов в диафрагмах, сообщающихся с соплами, выполнены пазы на входных торцах сегментов. Изобретение позволяет снизить утечки пара через лабиринтовые уплотнения и повысить экономичность турбины. 4 ил.

Паровая турбина, содержащая многоступенчатый ротор с дисками, снабженными рабочими лопатками, расположенные между ними диафрагмы с соплами на ободе и центральными отверстиями, на которых в фигурных пазах установлены сегменты с гребнями лабиринтовых уплотнений, входящими в пазы на валу ротора, отличающаяся тем, что в диафрагмах выполнены каналы, сообщающие сопла с центральными отверстиями, а под отверстиями каналов в диафрагмах, сообщающихся с соплами, выполнены пазы на входных торцах сегментов.