Ступень-сепаратор Советский патент 1992 года по МПК F01D25/32 F01D5/26 

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

Известна ступень влажнопаровой турбины, содержащая сопловой и рабочий аппараты. На периферии у лопаток рабочего аппарата со стороны входных кромок удалена часть профиля. Такая форма профилей рабочих лопаток способствует уменьшению отрицательных углов атаки, с которыми крупнодисперсная влага входит у периферии в межлопаточные каналы рабочего аппарата. За счет уменьшения углов атаки значение проекции скорости движения капель влаги, на нормаль к поверхности профиля будет меньше и соответственно понизится сила удара капель о поверхность

профиля рабочей лопатки. В связи с отмеченным .уменьшится эрозионный износ профиля рабочей лопатки у периферии, где концентрируется основная доля крупнодисперсной влаги, содержащейся в потоке влажного пара.

Однако данная ступень будет обладать низкой сепарирующей способностью из-за малой величины смачиваемой поверхности профилей рабочих лопаток.

Известна ступень-сепаратор, содержащая сопловой и рабочий аппараты и влагоулавливающие камеры на периферийной ограничивающей поверхности, в которой межвенцовый зазор увеличен в осевом направлении, что позволяет для повышения эффективности влагоудаления использоv4СЛ

00 ON О

вать закрутку потока пара за СОПЛ.ОБЫМ аппаратом и увеличить число влагоулавливаю- щих камер. Кроме того, для повышения эффективности влагоудаления выполнено специальное профилирование сопловых и рабочих лопаток. Недостатком такой ступе- ни-сет а з атора 3вл яется то, что во влаго- улав ливающйе камеры попадает только крупнодисперсная влага, движущаяся непосредственно около периферийной ограничивающей поверхности. Остальная крупнодисперсная влага, вследствие того, что она слабо закручивается потоком пара за сопловым аппаратом, может пролетать межвенцовый зазор, не попадая во влаго- улавливающие камеры. При попадании этой крупнодисперсной влаги на лопатки рабочего аппарата происходит ее дробление на более мелкие капли, которые подхватываются потоком пара и из-за малой смачивае- м ости поверхности лопаток уносятся из межлопаточных каналов рабочего аппарата, не успевая отсепарироваться. Указанные причины ограничивают эффективность влагоудаления такой ступени-сепаратора. Кроме того, крупнодисперсная влага, не попавшая во влагоулавливающие камеры в межвенцовом зазоре, входит у периферии в межлопаточные каналы рабочего аппарата с большими отрицательными углами атаки и ударяется о спинку лопаток в районе входной кромки в направлении, близком к нормали к поверхности, что ведёт к сйльному эрозионному износу лопаток рабочего аппарата.

Известна ступень-сепаратор, содержащая сопловой и рабочий аппараты с сопло- выми и рабочими криволинейными профилированными лопатками, последние из которых имеют в поперечном сечении точки перегиба и бандаж, а вогнутая поверхность входной части лопаток ориентирована против направления вращения рабочего аппарата. Такая конструкция степуни-сепа- ратора имеет эффективные средства отвода отсепарированной влаги и большую смачиваемую поверхность профиля рабочей лопатки, что обеспечивает высокий уровень значения коэффициента сепарации.

Недостатки данной конструкции степу- ни-сепаратора связаны с тем, что крупнодисперсная влага, которая концентрируется у периферии в проточной части, имеет небольшую скорость в абсолютном движении и будет входить у периферии в рабочий аппарат со значительными углами атаки и большой относительной скоростью. При этом крупнодисперсная влага будет ударяться о входную выпуклую поверхность профиля рабочих лопаток, дробиться на более мелкие капли и сноситься потоком пара, Образующаяся в результате дробления мелкодисперсная влага будет уноситься потоком пара из межлопаточных каналов и не

сепарироваться в рабочем аппарате. При ударении крупнодисперсной влаги о входную выпуклую поверхность профиля рабо- .чей лопатки у периферии будет происходить сильный эрозионный износ данной части

0 лопатки.

Цель изобретения - повышение эффективности влагоудаления и уменьшение эрозионного износа ступени-сепаратора.

Указанная цель достигается тем, что в

5 ступени-сепараторе, содержащей сопловой и рабочий аппараты с сопловыми и рабочими профилированными лопатками, последние из которых имеют криволинейный профиль с точками перегиба в поперечном

0 сечении и входную вогнутую поверхность, ориентированную против направления вращения рабочих лопаток, часть профиля рабочей лопатки от входной кромки до точки перегиба между входной вогнутой поверх5 ностью и следующей за ней выпуклой поверхностями имеет уменьшенную высоту, составляющую 0,75-0,80 полной высоты рабочей лопатки. Выполнение ступени-сепаратора с рабочими лопатками, где часть

0 профиля от входной кромки до точки перегиба между входной вогнутой и следующей за ней выпуклой поверхностями имеет уменьшенную высоту, составляющую 0,75- 0,80 полной высоты рабочей лопатки, обес5 печивает попадание крупнодисперсных капель влаги у периферии на вогнутую поверхность профиля рабочей лопатки в направлении, близком к касательной к вогнутой поверхности. Это уменьшает силу

0 удара капель влаги о поверхность профиля рабочей лопатки, понижает вероятность их дробления и создает условия для оседания капель на поверхности профиля с образованием жидкой пленки, которая под дейст5 вием центробежных сил будет двигаться к периферии и отбрасываться во влагоулавливающие камеры в корпусе. За счет снижения силы удара капель о поверхность профиля лопатки значительно уменьшается

0 эрозионный износ лопаток рабочего аппарата ступени-сепаратора.

На фиг. 1 изображен продольный разрез ступени-сепаратора; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на

5 фиг. 1.

Ступень-сепаратор содержит неподвижный сопловой аппарат 1 с сопловыми лопатками 2 и вращающийся рабочий аппарат 3 с профилированными рабочими лопатками 4, жестко закрепленными на роторе 5.

Рабочие лопатки 4 имеют криволинейный профиль б с точками перегиба 7-10. Входная вогнутая поверхность 11 криволинейного профиля 6 ориентирована против направления вращения рабочих лопаток 4. Часть профиля 6 рабочих лопаток 4 от входной кромки 12 до точки перегиба 7 между входной вогнутой поверхностью 11 и следующей за ней выпуклой поверхностью 13 имеет уменьшенную высоту, составляющую 0,75-0,80 полной высоты рабочей лопатки (фиг. 1), За счет этого у периферии рабочая лопатка 4 имеет профиль 14, у которого входная вогнутая поверхность 15 ориентирована по направлению вращения рабочих лопаток 4. В корпусе турбины 16 расположены вл а гоул а вливающие камеры 17 - 20.

Ступень-сепаратор работает следующим образом.

Поток влажного пара выходит из соплового аппарата 1. Основная доля влаги у потока влажного пара в проточной части турбины концентрируется в периферийной зоне на расстоянии 0,75-0,80 высоты лопатки до периферийного диаметра лопаток. За счет закрутки потока влажного пара относительно оси вращения ротора турбины часть крупнодисперсной влаги будет попадать во влагоулавливающую камеру 17. Этому будет способствовать увеличенный у периферии осевой зазор между сопловыми лопатками 2 и рабочими лопатками 4. Увеличенный у периферии осевой зазор образовался за счет того, что часть профиля б от входной кромки 12 до точки перегиба 7 между входной вогнутой поверхностью 11 и следующей за ней выпуклой поверхностью 13 имеет уменьшенную высоту.

В периферийной зоне капли крупнодисперсной влаги будут входить в рабочий аппарат 3 и попадать на входную вогнутую поверхность 15 профиля 14. Капли влаги будут попадать на входную вогнутую поверхность 15 по касательной к этой поверхности. 5 За счет этого не будет происходить дробления капель и на поверхности профиля рабочей лопатки будет образовываться пленка влаги. Эта пленка влаги под действием центробежных сил будет отбрасываться к пери0 ферии и удаляться во влагоулавливающие камеры 18-20. При попадании капель влаги- на входную вогнутую поверхность 15 под малыми углами к этой поверхности си/fa удара капель будет малой, что обеспечивает

5 уменьшение эрозионного износа рабочих лопаток 4.

Небольшая часть влаги, которая входит вместе с паром в межлопаточные каналы рабочего аппарата 3 в средних и нижних

0 сечениях, будет сепарироваться рабочими лопатками 4 за счет большой смачиваемой поверхности их профилей 6.

Формула изобретения Ступень-сепаратор, содержащая сопло5 вой и рабочий аппараты с сопловыми и рэ. бочими профилированными лопатками соответственно, последние из которых имеют криволинейный профиль с точками перегиба в поперечном сечении и входную

0 вогнутую поверхность, ориентированную против направления вращения рабочих лопаток, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности влагоудаления и уменьшения эрозионного износа, часть про5 филя рабочей лопатки от входной кромки до точки перегиба между входной вогнутой и следующей за ней выпуклой поверхностями выполнена с уменьшенной высотой, составляющей 0,75-0,80 полной высоты рабочей

0 лопатки.

Использование: область турбостроения, преимущественно паровые турбины, работающие на влажном паре. Сущность изобретения: криволинейные рабочие лопатки, имеющие профиль с точками перепада в поперечном сечении, выполнены таким образом, что часть профиля от входной кромки до точки перегиба между входной вогнутой и следующей за ней выпуклой поверхностью имеет уменьшенную высоту, составляющую 0,75-0,80 полной высоты рабочей лопатки. Крупнодиеперсная влага, содержащая ся в потоке пара на периферии лопатки, поступает на вогнутую поверхность профиля в направлении, близком к касательной, что создает условия для оседания капель с образованием пленки, которая будет отводиться через влагоулавливающие камеры. Зил, СО с

я

А-А

Фиг.2

Ј