Рабочая лопатка турбины Советский патент 1992 года по МПК F01D5/00 

Изобретение относится к турбиностроению, а именно к рабочим лопаткам турбины.

Известна рабочая лопатка турбины, хвостовик которой является естественным продолжением пера. В этом случае рабочая лопатка представляет собой монолит, образованный из заготовки, на которой нарезаны профильная часть пера и зубья хвостовика.

Недостатками такой конструкции являются возникновение неоднородного напря; женного Ьостояния и невозможность/ исключить влияние пульсирующего силового воздействия периферийных отрывных те- чений на напряженное состояние прикорневой зоны рабочей лопатки. Следствием указанных недостатков является нерациональное использование материала лопатки в пределах ее длины.

1(1звестна также рабочая лопатка турбины, которая содержит перо, выполненное в виде оболочки аэродинамической формы, и удерживающий ее элемент, пропущенный

внутри оболочки и скрепленный с хвостовиком, связывающим перо с диском турбины.

Недостатком известного технического решения является наличие, по крайней мере, трех областей с высоким уровнем действующих напряжений: корневое сечение удерживающего элемента, куда приходится максимум растягивающих напряжений, обусловленных действием центробежных сил, и максимум изгибных напряжений, обусловленных пульсирующим силовым воздействием периферийных отрывных течений, периферийное сечение оболочки, куда приходится максимум сжимающих напряжений, обусловленных действием центробежных сил, зона контакта оболочки и удерживающего элемента. Наличие указанных областей неблагоприятно сказывается на решении задачи о рациональном использовании материала и ведет к снижению надежности рабочей лопатки.

Цель изобретения - повышение надежности лопатки за счет снижения напряжений в ее элементах.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем перо, выполненное в виде оболочки аэродинамической формы, и удерживающий ее элемент, пропущенный внутри оболочки и скрепленный с хвостовиком, связывающим перо с диском турбины, оболочка выполнена составной из корневой и периферийной частей, при этом корневая часть закреплена на хвостовике.

На фиг.1 представлена рабочая лопатка турбины, в которой оболочка выполнена соста ной, а корневая часть закреплена на хвостовике, при этом показан возможный вариант узла крепления в виде Т-образного хвостовика, общий вид; на фиг.2 - то же, с оболочкой, выполненной составной, и корневой частью, выполненной заодно с хвостовиком, общий вид.

Рабочая лопатка турбины содержит перо, выполненное в виде оболочки 1 аэродинамической формы, и удерживающий ее элемент 2, пропущенный внутри оболочки 1 и скрепленный с хвостовиком 3, связывающим перо лопатки с диском турбины. Оболочка 1 выполнена составной из корне&ой части 4 и периферийной части 5, при этом корневая часть 4 закреплена на хвостовике 3 (фиг.1) или выполнена заодно схвоставиком 3 (фиг.2).

На рабочем режиме турбины корневая часть 4 оболочки 1 или растягивается , или сжимается (это зависит от конструкции узла крепления) от действия центробежной силы только на корневую часть 4 оболочки 1 рабочей лопатки. Периферийная часть 5 оболочки 1 сжимается от действия центробежной силы только нэ периферийную часть 5 оболочки 1 рабочей лопатки. Удерживающий элемент 2 растягивается от действия центробежной силы только на периферийную часть 5 оболочки 1 рабочей лопатки. Такое разделение позволяет существенно снизить уровень действующих напряжений в неблагополучных областях, указанных

выше, что положительно влияет на решение задачи о рациональном использовании материала и о повышении надежности рабочей лопатки.

На рабочем режиме турбины пульсирующим силовым воздействием периферийных отрывнь1х течений возбуждаются колебания только периферийной части 5 оболочки 1 рабочей лопатки. Основная часть

энергии этогр возбуждения затрачивается на изгиб удерживающего элемента 2 в месте разделения оболочки 1 на части 4 и 5. Оставшаяся часть энергии приходится на корневое сечение удерживающего элемента 2,

которое, по отношению к известному, обладает повышенной жесткостью на изгиб.

Таким образом, за счет изменения схемы передачи усилий со стороны пера рабочей лопатки на хвостовик в предлагаемой

конструкции существенно снижаются максимумы действующих напряжений от центробежной силы и от пульсирующего силового воздействия периферийных отрывных течений. Более того, максимумы напряжений оказываются разнесенными по длине пера лопатки, что ведет к дополни-тельному снижению напряжений, действующих в элементах рабочей лопатки. Снижение напряжений в элементах лопатки

приводит к повышению надежности рабочих лопаток турбины.

Фор мула изобретения Рабочая лопатка турбины, содержащая ,

перо, выполненное в виде оболочки аэродинамической формы, и удерживающий ее элемент, пропущенный внутри оболочки и скрепленный с хвостовиком, связывающим перо с диском турбины, отличающаяс я тем, что, с целью повышения надежности лопатки за счет снижения напряжений в ее элементах, оболочка выполнена составной из корневдй и периферийной частей, при этом корневая часть закреплена на хвостовике. Фиг. Фиг. 2

Изобретение относится к турбостроению, а именно к рабочим'лопаткам турбин. Целью изобретения является повышение надежности лопатки за счет снижения напряжений в ее элементах. Эта цель достигается тем, что оболочка пера лопатки выполнена составной из корневой и периферийной частей, причем корневая часть закреплена на хвостовике, а внутри оболочки пропущен удерживающий ее элемент, скрепленный с хвостовиком. 2 ил.