Ступень-сепаратор Советский патент 1992 года по МПК F01D25/32 

Изобретение относится к турбиностро- ению и может быть использовано во влажнопаровых турбинах.

Известна ступень-сепаратор, содержащая сопловой и рабочий аппараты с сопловыми и рабочими криволинейными профилированными лопатками, последние из которых имеют точки перегиба в поперечном сечении. Данная конструкция ступени-сепаратора имеет рабочие лопатки с большой смачивающей поверхностью и обеспечивающие многократный поворот потока пара в межлопаточных каналах, что определяет ее повышенную сепарирующую способность. Рабочие лопатки здесь установлены на роторе турбины и вращаются с большой окружной скоростью. Это определяет большую силу взаимодействия капель влаги с поверхностью рабочих лопаток. При сильном ударе капли влаги будут дробиться и уноситься потоком пара из межлопаточных каналов рабочих лопаток.

Данные обстоятельства ограничивают эффективность такой конструкции ступени- сепаратора.

Известна также ступень-сепаратор, содержащая сопловой и рабочий аппараты с лопатками, которые у последнего выполнены из криволинейных пластин, имеющих в поперечном сечении по меньшей мере две точки перегиба. Рабочий аппарат в данной ступени-сепараторе выполнен свободнов- ращающимся с размещением его подшипников на роторе турбины.

Конструкция такой ступени-сепаратора из-за небольшой скорости вращения рабочих лопаток обладает большой эффективностью осаждения крупнодисперсной влаги на поверхность рабочих лопаток.

Однако вследствие различия углов нате- какия паровой и жидкой фаз в относитель2

СЛ О 00 СЛ

ном движении на лопатки рабочего аппарата крупнодисперсная влага входит в рабочий аппарат со значительными углами атаки. Соответственно крупнодисперсная влага ударяется о выпуклую поверхность входной части рабочих лопаток, дробится на более мелкие капли и уносится потоком пара из межлопаточных каналов, не успевая осесть на поверхность лопаток и быть отсе- парированной, Кроме того, размещение подшипников рабочего аппарата на роторе турбины ограничивает уменьшение окружной скорости рабочих лопаток ступени-сепаратора, Указанные причины ограничивают эффективность сепарирующей способности, такой ступени-сепаратора.

Известна ступень-сепаратор, содержащая сопловой и рабочий аппараты с сопловыми и рабочими лопатками. Рабочие лопатки установлены на роторе и выполнены с переходом ог турбинного профиля в нижних сечениях к волнообразному профилю на периферии проточной части. Вогнутая поверхность входного участка волнообразного профиля ориентирована по направлению вращения ротора. В известной конструкции ступени-сепаратора крупнодисперсная влага, которая концентрируется у периферии проточной части, попадает на вогнутую поверхность входного участка волнообразного профиля рабочей лопатки. Это способствует осаждению влаги на поверхность лопатки и ее сепарации.

Однако из-за высокой скорости вращения рабочих лопаток сила удара капель о поверхность лопаток будет большой, что приведет к их дроблению м уносу потоком пара из межлопаточных каналов. Данное обстоятельство определяет недостаточно высокую эффективность сепарации влаги в известной ступени-сепараторе.

Цель изобретения - повышение сепари-- рующей способности ступени-сепаратора.

Указанная цель достигается тем, что в ступени-сепараторе, содержащей размещенные в корпусе сопловые лопатки и двухъярусные рабочие лопатки, нижний ярус которых установлен на роторе и имеет турбинный профиль лопаток, вогнутая поверхность которых ориентирована против направления вращения ротора, а лопатки верхнего яруса имеют бандаж и волнообразный профиль, вогнутая поверхность входного участка которого ориентирована по направлению вращения ротора, ступень снабжена установленным в корпусе подшипником, на котором закреплены лопатки верхнего яруса, расположенные над лопатками нижнего яруса с возможностью вращения относительно последнего.

Применение предлагаемой конструкции ступени-сепаратора обеспечивает вращение рабочих лопаток верхнего яруса с малыми окружными скоростями (U 20-30 м/с), за счет чего значительно уменьшается сила удара капель о поверхность лопатки,При этом капли попадают на вогнутую

поверхность волнообразного профиля лопаток верхнего яруса. Соответственно создаются благоприятные условия для оседания капель на поверхность рабочих лопаток верхнего яруса без их дробления. Осевшие капли влаги под действием центробежных сил двигаются к периферии и отводятся через влагоотводящие каналы в бандаже во влаго- улавливающие камеры, расположенные в корпусе турбины. Отмеченные обстоятельства обеспечивают повышение сепарирующей способности ступени-сепаратора и за счет этого повышается экономичность работы влажнопаровой турбины.

На фиг, 1 изображена ступень-сепарагор, продольный разрез; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1 и треугольники скоростей для пара на входе в рабочие лопатки нижнего яруса; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 и треугольники скоростей для пара и влаги на

входе в рабочие лопатки верхнего яруса.

Ступень-сепаратор содержит размещенные в корпусе 1 сопловые лопатки 2, двухъярусные рабочие лопатки с лопатками

3нижнего яруса и лопатками 4 верхнего яруса. Лопатки 3 нижнего яруса установлены на роторе 5 и имеют турбинный профиль 6, вогнутая поверхность 7 которого ориентирована против направления вращения ротора. Лопатки 4 верхнего яруса имеют бандаж

8 и волнообразный профиль 9, вогнутая поверхность 10 входного участка которого ориентирована по направлению вращения ротора. Ступень-сепаратор снабжена установленным в корпусе 1 подшипником 11, на

котором закреплены лопатки 4 верхнего яруса, расположенные над лопатками 3 нижнего яруса и имеющие возможность вращения относительно лопаток 3 нижнего яруса. В бандаже 8 лопаток 4 верхнего яруса

выполнен влагоотводящий канал 12. В корпусе 1 сделаны влагоулавливающие камеры 13 и 14.

Ступень-сепаратор работает следующим образом.

Рабочий пар выходит из сопловых лопаток 2, входит в двухъярусные рабочие лопатки с лопатками 3 нижнего яруса и лопатками

4верхнего яруса. Лопатки 3 нижнего яруса, где проходит парс малым содержанием влаги, работают как о бычные турбинные лопатки. На периферии, в зоне максимальной концентрации влаги в паре, профиль 9 лопаток 4 верхнего яруса имеет повышенную сепарирующую способность, что объясняется следующими причинами: за счет волнообразного профиля 9 увеличивается активная смачивающая поверхность лопаток 4 верхнего яруса, капли влаги, двигаясь в относительном движении со скоростью WIB, попадают на вогнутую поверхность 10 входного участка профиля 9 по касательной к данной поверхности, крепление лопаток 4 верхнего яруса на подшипнике 11 обеспечивает их вращение с небольшой окружной скоростью, за счет чего капли влаги попадая на поверхность профиля 9, не дробится, а оседают, образуя пленку, ориентация вогнутой поверхности 10 входного участка профиля 9 лопаток 4 верхнего яруса 4 по направлению вращения ротора создает условия для входа влаги на поверхность 10 в направлении, близком к касательной к этой поверхности, что также способствует образованию устойчивой пленки влаги. Осевшая

0

5

0

5

влага отбрасывается центробежными силами к перифери и и через влагоотводящий канал 12с бандажа 8 попадает во влагоулав- ливающие камеры 13 и 14.

Формула изобретения Ступень-сепаратор, содержащая размещенные в корпусе сопловые лопатки и двухъярусные рабочие лопатки, нижний ярус-которых установлен на роторе и имеет турбинный профиль лопаток, вогнутая поверхность которых ориентирована против направления вращения ротора, а лопатки верхнего яруса имеют бандаж и волнообразный профиль, вогнутая поверхность входного участка которого ориентирована по направлению вращения ротора, отличающаяся тем, что, с целью повышения сепарирующей способности, ступень снабжена установленным в корпусе подшипником, на котором закреплены лопатки верхнего яруса, расположенные над лопатками нижнего яруса с возможностью вращения относительно последнего.

Использование: в турбостроении, преимущественно во влажнопаровых турбинах. Изобретение позволяет повысить сепарирующую способность ступени. Сущность изобретения: ступень с двухъярусными рабочими лопатками снабжена установленным в корпусе подшипником, на котором закреплены лопатки верхнего яруса, расположенные над лопатками нижнего яруса с возможностью вращения относительно последнего. Лопатки нижнего яруса работают как обычные турбинные лопатки, а лопатки верхнего яруса вращаются с небольшой скоростью, капли влаги на них не дробятся и образуют устойчивую пленку которая отбрасывается центробежными силами к периферии и через канал в бандаже поступает во влагоулавливающую камеру. 3 ил.

L±SJij2 13 4 Н

LA

А-А

Фиг. 2

2S