РОТОР ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2021 года по МПК F01D1/32 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкции ротора паровой турбины и может быть использовано для преобразования энергии пара в механическую работу.

Известно решение RU 2659843 С2 „Ротор для центробежной проточной машины и центробежная проточная машина", МПК F04D 29/22, F04D 29/28, F04D 17/08, содержащее ротор, который имеет ступицу и четыре рабочие лопатки, продолжающиеся от наружной поверхности ступицы. Лопатки ротора образуют камеры потока между ними. Внешняя поверхность ступицы является вращательно симметричной поверхностью. Лопатки имеют ведущий край, сбегающий край, задний край. Лопатка может быть выполнена изогнутой и продолжаться от наружной поверхности ступицы по спирали или может быть прямой и продолжаться от наружной поверхности ступицы в радиальном направлении или в направлении наклонно к радиальному направлению.

Недостатком этого технического решения является образование в камерах потока, расположенных между лопатками, вихревых течений и застойного пара на выталкивание которого расходуется энергия активного потока пара, вследствие расширения пара во внутреннем пространстве турбины и прохождения его через лопатки ротора, долгий запуск ротора до номинальной частоты вращения из-за расхода энергии активного потока пара на преодоление вихревых течений и выталкивание застойного пара из камер потока. (RU 2659843 С2, http://new.fips.ru).

Известна полезная модель RU 178531 U1 „Рабочее колесо свободновихревого насоса", МПК F04D 29/22, F04D 15/00, F04D 29/02, содержащая ступицу и диск с радиальными плоскими лопатками. Лопатки выполнены из материала с эффектом памяти формы наклонными относительно диска, при этом концы лопаток возле ступицы выполнены свободными с зазором, а нижние концы лопаток жестко закреплены в пазах диска.

Недостатком этого технического решения является образование в камерах потока, расположенных между лопатками, вихревых течений и застойного пара на выталкивание которого расходуется энергия активного потока пара, вследствие расширения пара во внутреннем пространстве турбины и прохождения его между лопатками ротора, долгий запуск ротора до номинальной частоты вращения из-за расхода энергии активного потока пара на преодоление вихревых течений и выталкивание застойного пара из камер потока. (RU 178531 U1, http://new.fips.ru).

Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является решение SU 1270423 А1 „Рабочее колесо центробежного насоса", МПК F04D 29/18, содержащее ступицу и установленный на ней обод из навитой высокопрочной ленты с закрепленными концами. Лента выполнена с выступами по ширине с разной их длиной, при навивке выступы совпадают и равномерно располагаются по окружности.

Недостатком этого технического решения является образование в камерах потока, расположенных между лопатками, вихревых течений и застойного пара, на выталкивание которого расходуется энергия активного потока пара, вследствие расширения пара во внутреннем пространстве турбины и прохождения его между лопатками ротора, долгий запуск ротора до номинальной частоты вращения из-за расхода энергии активного потока пара на преодоление вихревых течений и выталкивание застойного пара из камер потока. (SU 1270423 А1. http://new.fips.ru).

Задача, на которую направлено заявленное решение, это разработка конструкции ротора паровой турбины со спиралеобразными лопатками, имеющими внутренний рабочий объем, выполненный по всей длине лопатки, в котором в момент поступления потока пара происходит его расширение, что позволяет увеличить значение приложенной к лопатке движущей силы, а также исключить потери энергии пара на выталкивание застойного пара и преодоление вихревых течений, производить быстрый запуск ротора до номинальной частоты вращения.

Сущность изобретения

Поставленная задача решается за счет того, что спиралеобразная лопатка (4) фиг. 1 ротора паровой турбины состоит из двух герметично соединенных продольных частей. Одна из частей лопатки или обе части выполнены с пазом (4.1) по всей длине, который образует внутреннее рабочее пространство.

Ротор паровой турбины содержит держатель (1) фиг. 1, имеющий форму диска, в центре которого закреплена втулка (2) фиг. 2. Втулка (2) фиг. 2 на боковой поверхности имеет, как минимум, одно сквозное отверстие (2.1). Внутри втулки (2) установлен рассекатель (3) потока пара, имеющий конусовидную форму. Рассекатель (3) служит для снижения гидравлических сопротивлений потока пара и его распределения во внутреннее конструкционное пространство лопатки (лопаток) (4). На держателе (1) фиг. 1, с рабочей стороны закреплена, как минимум, одна спиралеобразная лопатка (4), состоящая из двух герметично соединенных продольных спиралеобразных частей. Одна из частей лопатки или обе части выполнены с пазом (4.1) по всей длине, который образует внутреннее рабочее пространство. Один конец лопатки (лопаток) (4) фиг. 1, 2 закреплен на боковой поверхности втулки (2) таким образом, что сквозное отверстие (2.1) фиг. 2 втулки (2) расположено напротив паза (4.1) лопатки (лопаток) (4). Такое исполнение позволяет потоку пара после разделения его рассекателем (3) через сквозное отверстие (отверстия) (2.1) втулки (2) поступать во внутреннее пространство лопатки (лопаток) (4). Противоположный конец лопатки (лопаток) (4) фиг. 1 выходит за границы держателя (1). Со стороны противоположной держателю (1) фиг. 2 втулка (2) имеет крышку (5), которая в центре содержит сквозное отверстие для прохода потока пара во внутреннее пространство втулки (2). Сторона держателя (1) фиг. 2 обратная стороне, на которой расположена лопатка (лопатки) (4), в центре имеет посадочное место для установки держателя (1) на вал.

Технический результат заключается в создании конструкции ротора паровой турбины со спиралеобразными лопатками, которые выполнены из двух герметично соединенных продольных частей, одна из которых или обе выполнены с пазом по всей длине, образующим внутренний рабочий объем, в котором в момент поступления потока пара происходит его расширение, что увеличивает значение приложенной к лопатке движущей силы, а также исключает потери энергии пара на выталкивание застойного пара и преодоление вихревых течений, позволяет осуществлять быстрый запуск ротора до номинальной частоты вращения.

Краткое описание чертежей:

на фиг. 1 - схематичное изображение ротора паровой турбины. Вид спереди;

на фиг. 2 - схематичное изображение ротора паровой турбины. Продольный разрез;

на фиг. 3 - схематичное изображение лопатки ротора паровой турбины. Поперечный разрез;

на фиг. 4 - схематичное изображение части лопатки ротора паровой турбины с пазом. Вид сверху;

Краткое описание конструктивных элементов:

1 - держатель;

2 - втулка;

2.1 - отверстие;

3 - рассекатель;

4 - лопатка;

4.1 - паз;

5 - крышка;

Осуществление заявленного решения:

Заявленное решение работает следующим образом. Пар под давлением проходит через сквозное отверстие в центре крышки (5) фиг. 2 и направляется в рассекатель (3), который направляет поток пара через отверстие (отверстия) (2.1), расположенное на боковой поверхности втулки (2) во внутреннее рабочее пространство лопатки (лопаток) (4). В момент поступления в рабочее пространство лопатки (лопаток) (4), пар расширяется, а далее, проходя по рабочему объему лопатки (лопаток) (4), пар не изменяет параметров (расширение пара не происходит), тем самым создавая движущую силу, которая приводит в движение ротор.

Ротор паровой турбины относится к области машиностроения и может быть использован для преобразования энергии пара в механическую работу. Ротор содержит держатель, в центре которого установлена втулка, имеющая на боковой поверхности как минимум одно сквозное отверстие. Как минимум одна спиралеобразная лопатка зафиксирована на держателе, а один конец лопатки закреплен на боковой поверхности втулки. Лопатка, выполненная из двух герметично соединенных продольных спиралеобразных частей, имеет внутреннее рабочее пространство, выполненное по всей ее длине, при этом сквозное отверстие втулки расположено напротив рабочего пространства лопатки. Одна из двух частей лопатки или обе части имеют паз, выполненный по всей длине. Во внутреннем пространстве втулки установлен рассекатель. Со стороны, противоположной держателю, втулка имеет крышку со сквозным отверстием. Техническим результатом данного изобретения является создание конструкции ротора паровой турбины со спиралеобразными лопатками, которые выполнены из двух герметично соединенных продольных спиралеобразных частей, одна из которых или обе выполнены с пазом по всей длине, образующим внутренний рабочий объем, в котором в момент поступления потока пара происходит его расширение, что увеличивает значение приложенной к лопатке движущей силы, а также исключает потери энергии пара на выталкивание застойного пара и преодоление вихревых течений, позволяет осуществлять быстрый запуск ротора до номинальной частоты вращения. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ротор паровой турбины, включающий лопатки, держатель, отличающийся тем, что с рабочей стороны в центре держателя установлена втулка, на боковой поверхности которой выполнено как минимум одно сквозное отверстие, держатель имеет как минимум одну спиралеобразную лопатку, один конец которой закреплен на боковой поверхности втулки, лопатка имеет внутреннее рабочее пространство, выполненное по всей ее длине, при этом сквозное отверстие втулки расположено напротив рабочего пространства лопатки, во внутреннем пространстве втулки установлен рассекатель, втулка имеет крышку со сквозным отверстием.

2. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что рассекатель имеет конусообразную форму.

3. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что лопатка выполнена из двух продольных герметично соединенных спиралеобразных частей.

4. Ротор по п. 1 или 3, отличающийся тем, что одна часть лопатки или обе части имеют паз, выполненный по всей длине.