СТАТОР ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 2003 года по МПК F01D9/00 

Изобретение относится к области турбостроения, в частности к статорам турбин и компрессоров.

Известен статор турбины, содержащий корпус с закрепленной в нем диафрагмой направляющего аппарата, который состоит из лопаток направляющих аппаратов, диска-диафрагмы, имеющей радиальный разъем, совпадающий с поперечным разъемом статора турбомашины (см. "Известия Академии инженерных наук Украины". НПП "Машпроект" - 45 лет. Сборник статей. Специальное тематическое приложение отделения машиностроения и прогрессивных технологий. Выпуск 1/1999, стр.200, рис.).

Однако такая конструкция турбомашины обладает недостаточной плотностью в стыке разъема диафрагмы и, как следствие, низким кпд, что приводит к утечкам рабочего тела, а также низкой прочностной характеристикой диафрагмы.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является статор компрессора турбомашины, содержащий разъемный корпус, лопатки направляющего аппарата и цельный диск-диафрагму (см. авт.св. СССР 385079, М.кл. F 04 d 29/32).

Существенными недостатками такой конструкции являются сложность разборки статора турбомашины без разборки ротора и низкий кпд.

Задачей настоящего изобретения является упрощение сборки-разборки турбомашины и повышение ее кпд.

Поставленная задача решается тем, что в известный статор турбомашины, содержащий разъемный вдоль продольной оси корпус и лопатки направляющего аппарата, а также диафрагму, введен разъемный фланец, связанный с диафрагмой посредством элементов взаимного центрирования, а с лопатками направляющего аппарата - элементами фиксации взаимного положения.

При этом в статоре турбомашины элементы взаимного центрирования разъемного фланца и диафрагмы выполнены в виде сопрягаемых пазов и выступов. Элементы фиксации взаимного положения лопаток направляющего аппарата и разъемного фланца выполнены в виде радиальных выступов на внутренних полках лопаток, входящих в кольцевую проточку, выполненную на разъемном фланце, а также продольных ребер, выполненных на лопатках, боковые поверхности которых контактируют с поверхностями осевых выступов разъемного фланца.

На фиг. 1-5 представлены чертежи конкретного примера заявляемой конструкции статора турбомашины.

На фиг.1 показан общий вид статора турбомашины.

На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

На фиг.3 - элемент Б на фиг.1.

На фиг.4 - элемент В на фиг.2.

На фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.3.

Статор турбомашины содержит разъемный вдоль продольной оси корпус 1, лопатки 2 направляющего аппарата 3 с внутренней полкой 4, диафрагму 5, разъемный фланец 6. Диафрагма 5 выполнена герметичной, непроницаемой для рабочей среды. Разъемный фланец 6 связан с лопатками 2 направляющего аппарата 3 посредством элементов фиксации взаимного положения, выполненных в виде осевых выступов 7 и кольцевой проточки 8, расположенных на разъемном фланце 6, и радиальных выступов 9 и продольного ребра 10, выполненных на внутренних полках 4 лопаток 2.

Радиальный выступ 9 входит в кольцевую проточку 8 разъемного фланца 6, а боковая поверхность 11 продольного ребра 10 (фиг.4) контактирует с поверхностью 12 осевого выступа 7 разъемного фланца 6 и расположена на радиусе, который проходит через геометрическую ось турбомашины. При этом боковые поверхности 11 продольных ребер 10 должны быть обращены в сторону ближайшего к каждому из них разъема корпуса 1, для того чтобы обеспечить сборку-разборку статора вместе с направляющим аппаратом 3 и диафрагмой 5 без разборки ротора. Для обеспечения работоспособности устройства минимально возможное количество осевых выступов 7 на разъемном фланце 6 и минимальное количество лопаток 2 с продольными ребрами 10 не должно быть меньше четырех. Поверхности 13 радиальных выступов 9 внутренних полок 4 лопаток 2 в окружном направлении должны совпадать с радиальными образующими 14 боковых поверхностей наружных полок 15 лопаток 2, тогда при сборке лопаток 2 с разъемным фланцем 6 образуется кольцевое соединение. При этом во время работы турбомашины радиальные выступы 9 внутренних полок 4 лопаток 2 замыкаются в сплошное кольцо, образуя с кольцевой проточкой 8 разъемного фланца 6 беззазорное соединение. Взаимное центрирование разъемного фланца 6 и диафрагмы 5 выполнено в виде радиальных выступов 16 на диафрагме 5 и сопряженных с ними центрирующих пазов 17 разъемного фланца 6 (фиг.5).

Лопатки 2 направляющего аппарата 3 закреплены в корпусе 1 с помощью соединения 18, которое обеспечивает свободную компенсацию разницы термических расширений лопаток 2 и корпуса 1 в окружном и осевом направлениях и не нарушает центрирования диафрагмы 5. Диафрагма 5 своим противоположным от разъемного фланца 6 концом закреплена в неподвижном кольце лабиринтного уплотнения 19, расположенного в дисках ротора.

При работе турбомашины, когда возникают термические расширения, правильную центровку диафрагмы направляющих аппаратов 2 в корпусе 1 так же, как и при ее сборке, обеспечивает радиальный выступ 9 лопатки 2, входящий в кольцевую проточку 8 разъемного фланца 6, а также осевой выступ 7 разъемного фланца, контактирующий с продольным ребром 10 внутренних полок лопаток 2, и радиальные выступы 16 диафрагмы 5, вставляемые в центрирующие пазы 17 разъемного фланца 6.

Описанная выше конструкция статора, обеспечивая правильную центровку диафрагмы и ее сборку, позволяет также избежать перетекания рабочего тела между дисковыми полостями и повышает устойчивость диафрагмы за счет образования беззазорного соединения.

Крепление при помощи радиальных выступов 9, выполненных на внутренних полках лопаток 2, входящих в кольцевую проточку 8 разъемного фланца 6, обеспечивает минимальное перетекание рабочего тела между дисковыми полостями и увеличивает устойчивость диафрагмы. Радиальные выступы 16 выполнены на наружной диаметральной поверхности диафрагмы 5. Причем для обеспечения центровки диафрагмы 5 с разъемным фланцем 6 радиальные выступы 16 располагаются во взаимно перпендикулярных плоскостях, а для упрощения сборки-разборки одна из ее плоскостей должна в допустимых пределах совпадать с продольным разъемом корпуса 1.

Такая центровка обеспечивает не только простоту сборки-разборки, но также позволяет избежать перетечек во время работы турбомашины, когда возникают термические расширения. Эту же роль выполняет соединение диафрагмы 5 с разъемным фланцем 6.

Сборка-разборка корпуса и центровка диафрагмы 5 обеспечивается расположением радиальных выступов внутренних полок лопаток и ориентацией их плоскостей в осевых выступах разъемного фланца 6.

Сборка осуществляется следующим образом. В нижнюю половину разъемного корпуса 1 вставляются лопатки 2. Затем устанавливают ротор с диафрагмой 5 и разъемным фланцем 6. При этом радиальные выступы 9 внутренних полок лопаток 2 входят в кольцевую проточку 8 разъемного фланца 6, осевые выступы 7 которого своими плоскостями 12 устанавливаются на боковые поверхности 11 продольных ребер 10 лопаток 2. После этого нижняя половина разъемного корпуса 1 закрывается верхней половиной, собранной аналогичным образом.

Изобретение относится к области турбостроения, в частности к статорам турбин и компрессоров. Статор турбомашины содержит разъемный вдоль продольной оси корпус и лопатки направляющего аппарата, а также диафрагму. В устройство введен разъемный фланец, связанный с диафрагмой посредством элементов взаимного центрирования, а с лопатками направляющего аппарата - элементами фиксации взаимного положения. Элементы взаимного центрирования разъемного фланца и диафрагмы выполнены в виде сопрягаемых пазов и выступов. Элементы фиксации взаимного положения лопаток направляющего аппарата и разъемного фланца выполнены в виде радиальных выступов на внутренних полках лопаток, входящих в кольцевую проточку, выполненную на разъемном фланце, а также продольных ребер, выполненных на лопатках, боковые поверхности которых контактируют с поверхностями осевых выступов разъемного фланца. Такое выполнение статора позволит упростить сборку-разборку турбомашины и повысить ее кпд. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Статор турбомашины, содержащий разъемный вдоль продольной оси корпус и лопатки направляющего аппарата, а также диафрагму, отличающийся тем, что в устройство введен разъемный фланец, связанный с диафрагмой посредством элементов взаимного центрирования, а с лопатками направляющего аппарата - элементами фиксации взаимного положения. 2. Статор по п. 1, отличающийся тем, что элементы взаимного центрирования разъемного фланца и диафрагмы выполнены в виде сопрягаемых пазов и выступов. 3. Статор по п. 1, отличающийся тем, что элементы фиксации взаимного положения лопаток направляющего аппарата и разъемного фланца выполнены в виде радиальных выступов на внутренних полках лопаток, входящих в кольцевую проточку, выполненную на разъемном фланце, а также продольных ребер, выполненных на лопатках, боковые поверхности которых контактируют с поверхностями осевых выступов разъемного фланца.