ПАРОВАЯ ТУРБИНА Российский патент 2014 года по МПК F01D25/32 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в основном, относится к паровой турбине, в конструкции которой предусмотрено удаление влаги, оседающей на ее рабочих лопатках.

Уровень техники

В паросиловом энергоблоке в большинстве случаев турбина высокого давления объединена с турбиной среднего давления и турбиной низкого давления. Турбина высокого давления приводится во вращение острым паром. Турбина промежуточного давления и турбина низкого давления также приводятся во вращение острым паром, прошедшим через турбину высокого давления. В турбине низкого давления в процессе расширения пара происходит падение давления и снижение температуры пара, в результате чего на ступени низкого давления пар частично конденсируется с образованием влаги. Воздействие влаги на рабочие лопатки паровой турбины будет описано ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг.11 показано сопло 101 турбины, и рабочие лопатки 102 последней ступени турбины низкого давления, рассматриваемые в меридиональной плоскости турбины низкого давления. Сопло 101 поддерживается внутренним кольцом 103 диафрагмы и наружным кольцом 104 диафрагмы. Рабочие лопатки 102 турбины установлены на рабочем колесе 105 турбины. На верхнем конце рабочей лопатки 102 турбины образована полка 106. Указанная полка 106 рабочей лопатки подавляет вибрацию конца рабочей лопатки 102, находясь в контакте и соединяясь с другими полками 106 рабочих лопаток, смежными с ней. Полки 106 рабочих лопаток также препятствуют выходу пара из лопаточного венца рабочих лопаток 102 турбины.

Кроме того, на фиг.11 показана передняя кромка сопла 101 турбины, а также показана спинка рабочей лопатки 102 турбины. Пар конденсируется на боковой поверхности передней кромки сопла 101 турбины и влага, оседающая на передней кромке сопла 101, скапливаясь, образует пленку 107 жидкости.

На фиг.12 показан вид в разрезе по линии А-А деталей, представленных на фиг.11. В тот момент когда пленка 107 жидкости достигает задней кромки 108 сопла 101 турбины, пленка 107 жидкости превращается в капли 109 воды, которые отлетают от задней кромки 108. Стрелка на чертеже обозначает направление рассеивания капель 109 воды. При этом энергия пара бесполезно расходуется на ускорение капель 109 воды.

Инерция не позволяет всем каплям 109 воды перемещаться с потоком пара. Вследствие чего капли 109 воды сталкиваются со спинкой 110 вращающейся рабочей лопатки 102. При столкновении капель 109 воды со спинкой рабочей лопатки 102 турбины возникает сила торможения, противодействующая вращению рабочих лопаток 102, и снижается КПД турбины. К тому же, поскольку капли 109 воды оседают на спинке 110 рабочей лопатки 102, рабочая лопатка 102 подвергается эрозионному износу.

Таким образом, влага, оседающая на рабочей лопатке 102 турбины, неблагоприятно сказывается на эффективности и надежности турбины. Следует отметить, что известна паровая турбина, в конструкции которой предусмотрено удаление осевшей на рабочих лопатках влаги. Указанная конструкция будет описана ниже со ссылкой на фиг.13 и 14.

На фиг.13 представлен вид в разрезе сопла 101 турбины в меридиональной плоскости. На фиг.13 представлено сопло 101 турбины, которое согласно конструкции является полым, при этом на поверхности передней кромки сопла 101 турбины выполнена прорезь 111 для того, чтобы осевшая на поверхности передней кромки влага через указанную прорезь 111 отводилась во внутреннюю часть сопла 101 (см., например, патентный документ 1).

На фиг.14 представлен вид в разрезе рабочей лопатки 102 турбины в меридиональной плоскости. На фиг.14 показаны канавки 112, выполненные согласно конструкции на спинке 110 рабочей лопатки 102 и продолжающиеся в продольном направлении рабочей лопатки 102, благодаря чему осевшая на рабочей лопатке 102 влага по канавкам 112 под действием центробежной силы рабочей лопатки 102 поступает в дренажный карман 113, который расположен в наружном кольце 104 диафрагмы (см., например, патентный документ 2). На фиг.15 представлен вид в перспективе рабочей лопатки 102 турбины, показанной на фиг.14. Как показано на фиг.15, полка 106 рабочей лопатки ориентирована так, чтобы ее торцевая поверхность сопрягалась с входной наружной кромкой спинки 110 соседней турбинной рабочей лопатки 102, и канавки 112, выполненные на поверхности спинки 110 лопатки 102, доходили до торцевой поверхности полки 106 рабочей лопатки. В качестве другого примера описывается полка 106 рабочей лопатки, имеющая отверстие для удаления влаги, которое соединяется с канавками 112.

На фиг.13 показано сопло 101 турбины, которое согласно конструкции снабжено прорезью 111, при этом, так же как и в других конструкциях, можно ожидать, что не только влага, но и пар будет поступать во внутреннюю часть сопла 101 турбины через прорезь 111. Поскольку пар проходит во внутреннюю часть сопла 101 турбины, он не может способствовать вращению турбины, в результате чего снижается эффективность турбины. Кроме того, сопло 101 должно быть полым и его сложнее изготовить, чем обычное сопло 101.

На фиг.14 и фиг.15 показана лопатка турбины, которая отличается от предыдущей тем, что в конструкции выполнены канавки 112 для отвода влаги в дренажный карман 113, указанная конструкция отличается простотой, поскольку требуется лишь формирование канавок 112 на рабочей лопатке 102 турбины. В данной конструкции уменьшается количество пара, выходящего за пределы лопатки через прорезь 111 и поступающего в дренажный карман 113, благодаря чему снижается отрицательное влияние на эффективность турбины.

Документы известного уровня техники

Патентные документы

Патентный документ 1: JP 2004-124751,

Патентный документ 2: JP11-159302.

Раскрытие изобретения

Как описано выше, если на спинке рабочей лопатки 102 турбины выполнены канавки 112, то эффективность турбины страдает меньше по сравнению с конструкцией, в которой предусматривается полое сопло и прорезь 111 в рабочей лопатке 102 турбины. Однако, как и предполагалось, наблюдается выход пара по канавкам 112 за пределы полки 106 рабочей лопатки.

Чем ближе к последней ступени турбины, где размещены лопатки 102, тем больше влаги оседает на рабочих лопатках 102 турбины. Если будет выполнено больше канавок 112 в связи с увеличением влаги, оседающей на лопатках, через соединенные полки 106 рабочих лопаток будет проходить большее количество канавок 112 и, соответственно, возникнет необходимость в увеличении количества выпускных сопел для капель воды, в результате чего возрастет выход пара за пределы полок 106 рабочих лопаток.

Кроме того, в связи с увеличением количества канавок 112 также необходимо увеличить ширину входного отверстия дренажного кармана 113. Предполагается, что при увеличении ширины входного отверстия дренажного кармана 113, соответственно, увеличится количество пара, поступающего в дренажный карман 113. Если дренажный карман 113 будет расположен вертикально напротив верхней стороны рабочей лопатки 102 турбины, влага, вероятно, столкнется с внутренней стенкой дренажного кармана 113, имеющего широкое входное отверстие, и отразится от внутренней стенки. В таком случае влага, вероятнее всего, будет падать из дренажного кармана на поверхность рабочей лопатки 102.

Соответственно, задача настоящего изобретения состоит в создании паровой турбины, эффективность которой повышается за счет эффективного удаления влаги, оседающей на рабочих лопатках турбины, и за счет снижения потерь пара в системе для удаления влаги.

Указанная задача решена в паровой турбине, содержащей:

две или более рабочих лопаток;

наружное кольцо диафрагмы, расположенное по периферии турбины с наружной стороны рабочих лопаток, причем каждая из рабочих лопаток содержит:

расположенную на конце каждой рабочей лопатки концевую полку, которая соединена и находится в контакте с другими концевыми полками смежных рабочих лопаток;

канавки для захвата влаги, образованные на спинке каждой из рабочих лопаток в продольном направлении рабочих лопаток;

отверстие для удаления капель, образованное для обеспечения связи между внешней поверхностью концевой полки со стороны наружного кольца диафрагмы и внутренней поверхностью концевой полки со стороны каждой из рабочих лопаток; и

дренажный направляющий желобок, соединяющий концы канавок для захвата влаги на боковой поверхности концевой полки с отверстием для удаления капель;

при этом дно дренажного направляющего желобка имеет наклон к задней стороне рабочей лопатки и в радиальном направлении паровой турбины,

причем наружное кольцо диафрагмы имеет дренажный карман, обращенный к отверстию для удаления капель.

Паровая турбина согласно настоящему изобретению позволяет обеспечить более высокую эффективность турбины по сравнению с известными турбинами за счет использования канавок для удаления влаги, оседающей на спинке рабочих лопаток, и за счет снижения потерь пара в канавках.

Предпочтительно дренажный направляющий желобок по мере приближения к отверстию для удаления капель становится глубже.

Предпочтительно паровая турбина дополнительно содержит второй дренажный направляющий желобок, расположенный на боковой поверхности концевой полки со стороны рабочей лопатки и проходящий между смежными рабочими лопатками, при этом второй дренажный направляющий желобок обеспечивает связь дренажного направляющего желобка с отверстием для удаления капель.

Предпочтительно дренажный направляющий желобок по мере приближения к отверстию для удаления капель становится глубже.

Предпочтительно паровая турбина дополнительно содержит дренажный направляющий водосток, расположенный на поверхности концевой полки со стороны рабочих лопаток и проходящий между примыкающими рабочими лопатками, при этом влага, поступающая в дренажный направляющий водосток, имеет возможность перемещения по нему, достигая отверстия для удаления капель.

Предпочтительно нижняя поверхность дренажного кармана образована так, что является наклонной поверхностью, которая наклонена в радиальном направлении турбины и обращена к входному отверстию дренажного кармана.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - увеличенный вид в меридиональном сечении концевого участка рабочей лопатки паровой турбины согласно первому примеру осуществления изобретения.

Фиг.2 - вид сверху конструкции рабочей лопатки паровой турбины согласно первому примеру осуществления изобретения.

Фиг.3 - увеличенный вид в меридиональном сечении концевого участка видоизмененной рабочей лопатки паровой турбины согласно другому примеру осуществления изобретения.

Фиг.4 - вид в поперечном сечении конструкции рабочей лопатки согласно второму примеру осуществления изобретения.

Фиг.5 - вид сверху конструкции рабочей лопатки паровой турбины согласно третьему примеру осуществления изобретения.

Фиг.6 - конструкция концевой полки рабочей лопатки паровой турбины согласно третьему примеру осуществления изобретения.

Фиг.7 - вид сверху конструкции рабочей лопатки согласно четвертому примеру осуществления изобретения.

Фиг.8 - увеличенный вид важной части конструкции концевой полки паровой турбины согласно четвертому примеру осуществления изобретения.

Фиг.9 - вид сверху рабочей лопатки паровой турбины согласно измененному четвертому примеру осуществления изобретения.

Фиг.10 - увеличенный вид в меридиональном сечении важной части конструкции рабочей лопатки и наружного кольца диафрагмы согласно пятому примеру осуществления изобретения.

Фиг.11 - меридиональный вид конструкции сопла турбины и рабочей лопатки стандартной паровой турбины.

Фиг.12 - вид в сечении по линии А-А деталей, показанных на фиг.11.

Фиг.13 - вид в меридиональном сечении конструкции сопла стандартной паровой турбины.

Фиг.14 - вид сбоку конструкции рабочей лопатки и наружного кольца диафрагмы стандартной паровой турбины.

Фиг.15 - вид в перспективе конструкции рабочей лопатки стандартной паровой турбины.

Осуществление изобретения

Далее изобретение будет описано посредством примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Первый пример

Конструкция паровой турбины согласно первому примеру осуществления изобретения будет описана со ссылкой на фиг.1. На фиг.1 показан увеличенный вид в меридиональном сечении концевого участка рабочей лопатки 1 паровой турбины и окружающих деталей.

Рабочая лопатка 1 установлена на рабочем колесе турбины (не показанном на чертеже), а входная кромка на фиг.1 образована спинкой рабочей лопатки 1. Чертеж, представленный на фиг.1, выполнен исходя из предположения, что пар течет слева направо, и в дальнейшем описании будет подразумеваться, что левая сторона и правая сторона являются, соответственно, передней и задней сторонами рабочей лопатки.

Две или более канавок 2 для захвата влаги образованы на спинке рабочей лопатки 1 рядом с входной кромкой, образуемой спинкой. Влага, которая разносится беспорядочно из сопла, не показанного на чертеже, оседает в канавке 2 для захвата влаги. Концевая полка 3 образована на верхнем конце рабочей лопатки 1. Указанная концевая полка 3 соединена и находится в контакте с концевыми полками 3 смежных рабочих лопаток 1, таким образом подавляется вибрация концов рабочих лопаток 1 и предотвращается вытекание пара из лопаточного венца рабочих лопаток 1, благодаря чему не допускается снижение эффективности турбины.

В концевой полке 3 со стороны рабочей лопатки 1 образован дренажный направляющий желобок 4. По мере приближения к задней стороне рабочей лопатки 1 дренажный направляющий желобок 4 становится глубже, при этом дренажный направляющий желобок 4 соединен с отверстием 5 для удаления капель, выполненным в верхней поверхности концевой полки 3.

Наружное кольцо 6 диафрагмы расположено снаружи рабочих лопаток 1.

Дренажный карман 7 образован в наружном кольце 6 диафрагмы. Дренажный карман 7 расположен с наружной стороны отверстия 5 для удаления капель, если рассматривать дренажный карман 7 относительно оси вращения рабочих лопаток 1. Концевые ребра 8 установлены на наружном кольце 6 диафрагмы около выходной кромки рабочей лопатки 1 и в зазоре с концевой полкой 3. Концевые ребра 8 создают сопротивление в зазоре между концевой полкой 3 и наружным кольцом 6 диафрагмы, благодаря чему уменьшается количество пара, проходящего через зазор между концевой полкой 3 и наружным кольцом 6 диафрагмы.

Положение дренажного направляющего желобка 4 будет подробно описано со ссылкой на фиг.2. На фиг.2 показан вид сверху рабочей лопатки 1. Отверстие 5 для удаления капель открыто на концевой полке 3 со стороны наружного кольца 6 диафрагмы и соединено с дренажным направляющим желобком 4. Дренажный направляющий желобок 4 выполнен таким образом, чтобы обеспечивался его контакт с концами канавок 2 для захвата влаги на соответствующей спинке рабочей лопатки 1.

Работа рабочей лопатки 1, имеющей такую конструкцию, будет описана ниже со ссылкой на фиг.1. При работе паровой турбины влага, отделяющаяся от переднего сопла, не показанного на чертеже, оседает на рабочей лопатке 1 и собирается в канавках 2 для захвата влаги. Влага, поступившая в канавки 2 для захвата влаги, за счет центробежной силы, создающейся при вращении турбины, перемещается по направлению к концевой полке 3. Влага, достигшая концов канавок 2 для захвата влаги, примыкающих к концевой полке 3, поступает в дренажный направляющий желобок 4. Влага, поступившая в дренажный направляющий желобок 4, под действием центробежной силы рабочей лопатки 1 по дренажному направляющему желобку 4 перемещается к отверстию 5, через которое выходит в виде капель 9 воды. Вылетающие из отверстия капли 9 воды улавливаются дренажным карманом 7.

Таким образом, влага, осевшая в канавках 2 для захвата влаги, по дренажному направляющему желобку 4 может перемещаться к отверстию 5 для удаления капель и поступать в дренажный карман 7. В результате даже при увеличении количества канавок 2 для захвата влаги нет необходимости увеличивать количество отверстий 5 для удаления капель, обеспечивающих связь между боковой стороной концевой полки 3, находящейся со стороны рабочей лопатки 1, и другой стороной концевой полки, которая находится со стороны наружного кольца 6 диафрагмы. Соответственно, предлагаемая конструкция по сравнению с известной конструкцией позволяет уменьшить количество пара, выходящего из отверстия 5 для удаления капель по направлению к наружному кольцу 6 диафрагмы.

Даже при увеличении количества канавок 2 для захвата влаги не требуется расширение входного отверстия дренажного кармана 7, в результате чего в данной конструкции уменьшается количество пара, поступающего в дренажный карман 7, по сравнению с известной конструкцией.

Таким образом, согласно описанному выше примеру осуществления настоящего изобретения эффективность паровой турбины может быть повышена за счет снижения потерь пара.

При описании указанного примера предполагалось, что по мере приближения к задней стороне рабочей лопатки 1 увеличивается глубина дренажного направляющего желобка 4, однако глубина дренажного направляющего желобка 4 может быть постоянной, если дно дренажного направляющего желобка 4 имеет наклон к задней стороне рабочей лопатки 1 и в радиальном направлении паровой турбины. Например, когда конец рабочей лопатки 1 имеет наклон, как показано на фиг.3, дренажный направляющий желобок 4 выполнен таким образом, что подходит к наружному кольцу 6 диафрагмы, располагаясь ближе к задней стороне рабочей лопатки 1, при этом достигается результат, аналогичный показанному на фиг.1.

Второй пример

Паровая турбина согласно второму примеру осуществления изобретения будет описана ниже со ссылкой на фиг.4. В описании для обозначения одинаковых деталей будут использоваться те же самые ссылочные позиции, что и в первом примере. Повторное объяснение будет опущено.

На фиг.4 показан схематичный вид в поперечном сечении рабочей лопатки 1 согласно настоящему примеру. Согласно настоящему примеру две или более канавок 2 для захвата влаги образованы в области, определяемой следующей формулой (1), где:

L - длина хорды в направлении оси рабочей лопатки 1;

Р - расстояние между канавкой 2а для захвата влаги и входной кромкой рабочей лопатки 1, и

канавка 2а для захвата влаги является самой нижней по ходу среди канавок 2 для захвата влаги.

P/L<0,5 (1)

При определении местоположения влаги на лопаточном венце рабочих лопаток 1 установлено, что большая часть влаги, поступающей из сопла, не показанного на чертеже, оседает в области рабочей лопатки 1, определяемой вышеприведенной формулой (1). Поэтому формирование канавок 2 для захвата влаги в области рабочих лопаток 1, определяемой формулой (1), позволяет эффективно удалять осевшую влагу.

В паровой турбине согласно указанному примеру можно более эффективно удалять влагу, которая оседает на рабочих лопатках 1, в дополнение к эффекту, описанному в первом примере.

Третий пример

Паровая турбина согласно третьему примеру осуществления изобретения будет описана ниже со ссылкой на фиг.5 и 6. В описании для обозначения одинаковых деталей будут использоваться те же самые ссылочные позиции, что и в первом примере. Повторное объяснение будет опущено.

На фиг.5 показан вид сверху лопаточного венца рабочих лопаток 1 согласно настоящему примеру. На нижней поверхности концевой полки 3 образован второй дренажный направляющий желобок 21. Указанный второй дренажный направляющий желобок 21 образован, по существу, в периферийном направлении паровой турбины так, чтобы второй дренажный направляющий желобок 21 проходил между двумя смежными рабочими лопатками 1. К тому же второй дренажный направляющий желобок 21 соединен с отверстием 5 для удаления капель. Кроме того, концевая полка 3 расположена так, чтобы второй дренажный направляющий желобок 21 пересекал концевые поверхности концевой полки 3. Пар проходит слева направо, как показано на фиг.5.

Конструкция второго дренажного направляющего желобка 21 будет подробно описана со ссылкой на фиг.6. На фиг.6 показан вид в разрезе по линии В-В деталей, показанных на фиг.5. Как показано на фиг.6, второй дренажный направляющий желобок 21 образован таким образом, что по мере приближения к отверстию 5 для удаления капель глубина второго дренажного направляющего желобка 21 увеличивается.

Стрелки на чертеже обозначают, по существу, направление перемещения капель воды и влаги, оседающей на рабочей лопатке 1.

Функция второго дренажного направляющего желобка 21 будет описана ниже. Так как центробежная сила действует на водяные капельки, выходящие из сопла, не показанного на чертеже, или на влагу в паре, предполагается, что часть капель воды или влаги оседает на внутренней поверхности концевой полки 3. Когда капли воды или осевшая влага попадают во второй дренажный направляющий желобок 21, влага или капли воды под действием центробежной силы перемещаются к отверстию 5 для удаления капель, из которого удаляются, и, в конечном счете, собираются в дренажном кармане 7.

В паровой турбине согласно указанному примеру на нижней поверхности концевой полки 3 образован второй дренажный направляющий желобок 21, что дает возможность удалять влагу, осевшую на поверхности концевой полки 3 со стороны рабочей лопатки 1, аналогично влаге, осевшей на рабочей лопатке 1.

Четвертый пример

Четвертый пример будет описан ниже со ссылкой на чертежи. В описании для обозначения одинаковых деталей будут использоваться те же самые ссылочные позиции, что и в первом примере. Повторное объяснение будет опущено.

На фиг.7 показан вид сверху рабочих лопаток 1 согласно указанному примеру. Дренажный направляющий желобок 4, образованный на рабочей лопатке 1, соединяется со вторым дренажным направляющим желобком 31, образованным на боковой стороне концевой полки 3 со стороны рабочей лопатки 1. Отверстие 5 для удаления капель образовано на спинке рабочей лопатки 1. Второй дренажный направляющий желобок 31 расположен наклонно к оси вращения рабочей лопатки 1 и соединяет дренажный направляющий желобок 4 с отверстием 5 для удаления капель.

Второй дренажный направляющий желобок 31 будет описан более подробно со ссылкой на фиг.8. На фиг.8 показан вид в разрезе по линии С-С концевой полки 3, представленной на фиг.7. Стрелки на чертеже обозначают, по существу, направление перемещения капель воды и влаги, оседающей на рабочей лопатке 1.

Второй дренажный направляющий желобок 31 имеет постоянную глубину. Так как концевая полка 3 наклонена и приближена к задней части турбины, т.е. приближена к периферии турбины, второй дренажный направляющий желобок 31 наклонен и приближен к отверстию 5 для удаления капель, т.е. к периферии турбины. Поэтому влага, поступившая во второй дренажный направляющий желобок 31 из дренажного направляющего желобка 4 или с поверхности концевой полки 3 со стороны рабочей лопатки 1, перемещается к отверстию 5 для удаления капель и удаляется из указанного отверстия в дренажный карман 7.

В паровой турбине согласно указанному примеру осуществления изобретения можно эффективно удалять влагу, осевшую на поверхности концевой полки 3 со стороны рабочей лопатки 1, подобно влаге, осевшей на рабочей лопатке 1, в дополнение к эффекту, описанному в первом примере.

Конструкция паровой турбины, измененная посредством модификации указанного примера, будет описана со ссылкой на фиг.9. На фиг.9 показан вид сверху рабочей лопатки 1 согласно модифицированному примеру. Согласно указанному модифицированному примеру в конструкции рабочей лопатки предусмотрен дренажный направляющий водосток 32 вместо второго дренажного направляющего желобка 31. Указанный дренажный направляющий водосток 32 является водостоком, который образован на боковой поверхности концевой полки 3 со стороны рабочей лопатки 1 так, чтобы дренажный направляющий водосток 32 выступал относительно боковой поверхности. Влага, поступившая в канавку 2 для захвата влаги, посредством дренажного направляющего желобка 4 и дренажного направляющего водостока 32 перемещается к отверстию 5 для удаления капель. Влага, осевшая на боковой поверхности концевой полки 3, которая находится выше по ходу дренажного направляющего водостока 32, перемещается к дренажному направляющему водостоку 32 и далее опускается по дренажному направляющему водостоку 32 к отверстию 5 для удаления капель.

Как объяснено выше, дренажный направляющий водосток 32 согласно модифицированному примеру, заменяющий второй дренажный направляющий желобок 31, позволяет получить эффект, аналогичный эффекту, достигнутому в ранее приведенном примере.

Пятый пример

Пятый пример будет описан ниже со ссылкой на прилагаемый чертеж. В описании для обозначения одинаковых деталей будут использоваться те же самые ссылочные позиции, что и в первом примере. Повторное объяснение будет опущено.

На фиг.10 показан увеличенный вид в меридиональном сечении концевого участка рабочей лопатки 1 и окружающих деталей согласно указанному примеру. Согласно указанному примеру одна из внутренних поверхностей дренажного кармана 7, образованного в наружном кольце 6 диафрагмы снаружи лопаток турбины, является наклонной поверхностью 41. Направление наклона наклонной поверхности 41 параллельно оси вращения рабочих лопаток паровой турбины, при этом наклонная поверхность 41 обращена к входному отверстию дренажного кармана 7.

Функция наклонной поверхности 41 будет объяснена ниже. Капли 9 воды вылетают из отверстия 5 для удаления капель, образованного в концевой полке 3, и собираются в дренажном кармане 7, в котором капли 9 воды перемещаются, по существу, по траектории 42. Таким образом, капли 9 воды, вылетая из отверстия 5 для удаления капель, сталкиваются с наклонной поверхностью 41, отражаются наклонной поверхностью 41 и улавливаются дренажным карманом 7.

Если нижняя поверхность дренажного кармана 7 параллельна оси вращения паровой турбины, предполагается, что капли 9 воды, столкнувшиеся с нижней поверхностью, будут отражаться и выскакивать из дренажного кармана 7, возвращаясь к боковой поверхности концевой полки 3. Однако если нижняя поверхность дренажного кармана 7 будет иметь наклон подобно образованной наклонной поверхности 41, которая описывалась выше, то будет предотвращаться возвращение капель 9 воды к боковой поверхности концевой полки 3 из дренажного кармана 7.

В указанном примере наклонная поверхность 41 дренажного кармана была описана как наклонная поверхность, которая наклонена от входной кромки рабочей лопатки турбины в сторону ее выходной кромки по направлению к внутренней периферии, однако наклонная поверхность может быть наклонена от выходной кромки рабочей лопатки турбины к ее входной кромке по направлению к внутренней периферии.

Хотя изобретение описано посредством примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, указанные примеры не являются ограничительными и могут применяться различные комбинации или модификации примеров от первого до пятого, не выходя за рамки объема изобретения. Например, в конструкции турбины могут использоваться рабочие лопатки 1, конфигурация которых описана в примерах от первого до четвертого в сочетании с дренажным карманом 7, описанным в пятом варианте осуществления изобретения. Специалисты в данной области техники могут модифицировать или изменять конкретные примеры, не выходя за рамки технической идеи или технического объема изобретения.

Перечень ссылочных позиций

1 - рабочая лопатка,

2 - канавка для захвата влаги,

3 - концевая полка,

4 - дренажный направляющий желобок,

5 - отверстие для удаления капель,

6 - наружное кольцо диафрагмы,

7 - дренажный карман,

8 - концевые ребра,

9 - капля воды,

21, 31 - второй дренажный направляющий желобок,

32 - дренажный направляющий водосток,

41 - нижняя поверхность,

42 - траектория,

101 - сопло турбины,

102 - рабочая лопатка турбины,

103 - внутреннее кольцо диафрагмы,

104 - внешнее кольцо диафрагмы,

105 - рабочее колесо турбины,

106 - полка рабочей лопатки,

107 - пленка жидкости,

108 - задняя кромка,

109 - капля воды,

110 - спинка лопатки,

111 - прорезь,

112 - канавка,

113 - дренажный карман.

Паровая турбина содержит рабочие лопатки и наружное кольцо диафрагмы, расположенное с наружной стороны рабочих лопаток. Каждая из рабочих лопаток содержит концевую полку, канавки для захвата влаги, отверстие для удаления капель и дренажный направляющий желобок. Концевая полка расположена на конце рабочей лопатки и контактирует с концевыми полками смежных рабочих лопаток. Канавки для захвата влаги образованы на спинке каждой из рабочих лопаток в продольном направлении. Отверстие для удаления капель связывает внешнюю поверхность концевой полки со стороны наружного кольца диафрагмы и внутреннюю поверхность концевой полки со стороны рабочих лопаток. Дренажный направляющий желобок соединяет концы канавок для захвата влаги на боковой поверхности концевой полки с отверстием для удаления капель. Дно дренажного направляющего желобка имеет наклон к задней стороне рабочей лопатки и в радиальном направлении паровой турбины. Наружное кольцо диафрагмы имеет дренажный карман, обращенный к отверстию для удаления капель. Изобретение позволяет повысить эффективность удаления влаги с рабочих лопаток паровой турбины, а также снизить потери пара. 8 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Паровая турбина, содержащая:
две или более рабочих лопаток;
наружное кольцо диафрагмы, расположенное по периферии турбины с наружной стороны рабочих лопаток, причем каждая из рабочих лопаток содержит:
расположенную на конце каждой рабочей лопатки концевую полку, которая соединена и находится в контакте с другими концевыми полками смежных рабочих лопаток;
канавки для захвата влаги, образованные на спинке каждой из рабочих лопаток в продольном направлении рабочих лопаток;
отверстие для удаления капель, образованное для обеспечения связи между внешней поверхностью концевой полки со стороны наружного кольца диафрагмы и внутренней поверхностью концевой полки со стороны каждой из рабочих лопаток; и
дренажный направляющий желобок, соединяющий концы канавок для захвата влаги на боковой поверхности концевой полки с отверстием для удаления капель;
при этом дно дренажного направляющего желобка имеет наклон к задней стороне рабочей лопатки и в радиальном направлении паровой турбины,
причем наружное кольцо диафрагмы имеет дренажный карман, обращенный к отверстию для удаления капель.

2. Паровая турбина по п.1, в которой дренажный направляющий желобок по мере приближения к отверстию для удаления капель становится глубже.

3. Паровая турбина по п.1, которая дополнительно содержит второй дренажный направляющий желобок, расположенный на боковой поверхности концевой полки со стороны рабочей лопатки и проходящий между смежными рабочими лопатками, при этом второй дренажный направляющий желобок обеспечивает связь дренажного направляющего желобка с отверстием для удаления капель.

4. Паровая турбина по п.2, которая дополнительно содержит второй дренажный направляющий желобок, расположенный на поверхности концевой полки со стороны рабочей лопатки и пересекающий смежные рабочие лопатки, при этом второй дренажный направляющий желобок обеспечивает связь дренажного направляющего желобка с отверстием для удаления капель.

5. Паровая турбина по п.3, в которой дренажный направляющий желобок по мере приближения к отверстию для удаления капель становится глубже.

6. Паровая турбина по п.4, в которой дренажный направляющий желобок по мере приближения к отверстию для удаления капель становится глубже.

7. Паровая турбина по п.1, которая дополнительно содержит дренажный направляющий водосток, расположенный на поверхности концевой полки со стороны рабочих лопаток и проходящий между примыкающими рабочими лопатками, при этом влага, поступающая в дренажный направляющий водосток, имеет возможность перемещения по нему, достигая отверстия для удаления капель.

8. Паровая турбина по п.2, которая дополнительно содержит дренажный направляющий водосток, расположенный на поверхности концевой полки со стороны рабочих лопаток и ориентированный так, что влага, поступающая в дренажный направляющий водосток, имеет возможность перемещения по нему, достигая отверстия для удаления капель.

9. Паровая турбина по любому из пп.1-8, в которой нижняя поверхность дренажного кармана образована так, что является наклонной поверхностью, которая наклонена в радиальном направлении турбины и обращена к входному отверстию дренажного кармана.