Двухпоточное рабочее колесо Советский патент 1980 года по МПК F01D1/06 F01D5/28 

(54) ДВУХПОТОЧНОЕ РАБОЧЕЕ КОЛЕСО

1

Изобретение относится к области турбостроения, а именно к двухпоточным радиально-осевым ступеням турбин, работающих на двухфазной рабочей среде, например на влажном паре.

Известно двухпоточное рабочее колесо радиально-осевой ступени турбины, состоящее из центральной радиальной решетки и расположенных с обеих сторон от нее концевых осевых решеток 1. Лопатки радиальной решетки установлены параллельно оси колеса и образуют двухрядную рабочую Ю решетку, в которой проточные каналы левого и правого направлений расположены в различных поперечных сечениях. Такое колесо не обладает сепарацнониой способностью и имеет недостаточную механическую прочность для установки покрывных дисков при высоких окружных скоростях, что обуславливает невысокую аэродинамическую эффективность колеса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является двухпоточное 20 рабочее колесо радиально-осевой ступени турбома1иины, содержащее входную однорядную радиальную решетку лопаток, расположенных поочередно с положительным и

отрицательным углом наклона к оси колеса (зигзагообразно) и образующих чередующиеся проточные каналы левого и правого направлений. Лопатки радиальной решетки имеют винтовую форму 2.

Такое колесо имеет сравнительно невысокую сепарационную способность, сложную и нетехнологичную конструкцию, а также недостаточную аэродинамическую эффективность, обусловленную неблагоприятной формой межлопаточных каналов и отсутствием осевых выходных решеток.

Целью изобретения является улучшение сепарационной способности, технологичности и аэродинамической эффективности колеса.

Указанная цель достигается тем, что наклонные лопатки радиальной решетки имеют плоскую или цилиндрическую форму и соединены друг с другом плоскими поперечными перемычками. Внутри каждого проточного канала установлены дополнительно осевые лопатки, радиусы входных кромок которых меньше радиусов входных кромок наклонных лопаток и возрастают в направлении рращения колеса. С обеих сторон радиальНой решетки дополнительно установлены выхолмые оссмые нпкткм, лопятки которых плавно сопрягаются с перемычками между наклонными лопатками н торцам осспых лопагок. И-я ло11атк 1х р-чдиалыюй н осевых peiiieioK .югут быть уоаноплены покрывные диски. На фиг. I и.юбражеяо рабочее колесо и примыкающие к jreMy элементы ступени влажнопаровой турбины, продольный разрез по А-А; на фиг. 2 - развертка радиальной и осевых решеток рабочего колеса (вид с периферии ступени). Колесо содержит несущий диск 1, на котором укреилены наклонные 2, 3 и осевые 4 лопятки входной радиальной регнетки. Лопатки 2, 3 установлены симметрично оси колеса под углом оС и d -of соответстиенгкх Они имеют плоскую или цилиндрическую пространственную .форму и попарно соединены между собой плоскими поперечивши пе)емычками 5, обра.чуя чигзагообразкук идн)рядиую решетку с чередующимися проточными каналами левого и ipaeoro laправлеии.я. Угол п це.лесообразно выбирать в нредс.чах . Внутри каждого нроточного канала между наклонными лонатками -2, 3 установлены одна или неско;1ько дополнительных осевых лопяток «1, радиусы Rs входных кромок которых MeHbHie радиусов Rj входных кромок лопаток 2, 3. В :зтом случае если в одном проточном каналр установлено несколько осовых .чоиаток 4, радиус 2 каждой тоследуго цей (по направлепию врап,ения) осевой лопатки болыие, чем у нредыдун1ей. С обеих сторон радиальной рещетки лонаток 2, 3 установленг выходные осевые решетки, образова П)ые чередующимися тоикогелы.ми 6 и толстотелыми 7 лонатками. Лопатки 6 плавно сопрягаются с торцами осевых лопаюк 4 ралиальной рещетки, а ло; натки 7 - с 1и ремычками 5. На боковых кромках локаток 2-4, 6, 7 установлены покрывные диски 8. На периферии ступени перед радиальной рещеткой рабочего колеса установлен сопловой аппарат 9 с безлопаточным конфузором 10, в боковых стенках которого с обеих сторон колеса выполнены улавливающие щели 11, сообщающиеся со сборными камерами 12. Радиальная решетка лопаток 2-4 раеположена еимметричьао относительно конфузора 10. Поток рабочей среды, содержащий негазообразные примеси, например влажный пар, поступает через сопловой аппарат 9 н безлопаточный конфузор 10 во входную часть радиальной рабочей рещетки, где частицы примесей, обладающие меньшей скоростью, чем основной поток, ударяются о наклонные поверхности лопаток 2, 3, приобретают осевую скорость н отбрасываютс к покрывным дискам 8. Под действием центробежных сил частицы скользят по внутроннеЛ поиерхиости дисков 8, сбрасываются в безлонаточный конфузор и улавливаются щелями II, через которые отводятся в сборные камеры 12. Осевые лопатки 4 располагаются ниже траектории движения отбрасываемых частиц и не испытывают существенного эрозионного износа благодаря тому, что их входные кромки имеют меньщий радиус, чем кромки лопаток 2, 3. Наклон лопаток 2, 3 к оси колеса обеспечивает снижение нормальной составляюнхей скорости ударяющихся о них частиц и, следовательно, уменьшение эрозионного износа лопаток. После сепарации примесей во входной зоне радиальной рещетки поток рабочей среды проходит через каналы трапецеидального поперечного сечения между лопатками 2-4, поворачивается в них и поступает в выходные рещетки лонаток б, 7. Установка осевых лонаток 4 и сопряженных с ними тонкотелых лонаток б позволяет оптимизировать щаг рещеток без увеличения их щнрины, устранить эффект диффузорности и неравномерность потока на выходе из рабочего колеса. Высокая сепарационная способность, простота конструкнни и аэродинамическая эффективность описанного радиально-осевого рабочего колеса позволяют использовать его в разделительных ступенях двухпоточных цилиндров низкого давления мощных влажнопаровых турбин, что приводит к повышению экономичности и 1адежности последующих осевых ступеней и цилиндра в целом. Формула изобретения 1. Двухпоточное рабочее колесо радиально-осевой ступени турбомащины, преимущественно влажнопаровой турбины, содержащее входную однорядную радиальную рещетку лопаток, расположенных поочередно с положительным и отрицательным углом наклона к оси колеса и образующих чередующиеся проточные каналы левого и правого направления, отличающееся тем, что, с целью улучщения сепарационной способности, технологнчности и аэродинамической эффективности колеса, наклонные лопатки имеют плоскую нли цилиндрическую форму и соединены друг с другом плоскими поперечными перемычками, внутри каждого проточного канала установлены дополнительно осевые лопатки, радиусы входных кромок последних меньще радиусов входных кромок наклонных лопаток и возрастают в. направлении вращения колеса, а с обеих сторон радиальной рещетки дополнительно установлены выходные осевые решетки, лопатки которых плавно сопрягаются с перемычками между наклонными лопатками и торцами осевых лопаток.

2, Колесо по п. I, отличающееся тем, что на лопатках радиальноА и осевых решеток установлены покрывные диски. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 308215, кл. F01 D 5/34, 1971.

2.Патент Великобритании № 1036486, кл. F I С, опублик. 1963 (прототип).