Осевая проточная турбина - RU2060399C1

Описание

Изобретение касается осевой проточной турбины по меньшей мере с одним рядом независимо друг от друга переставляющихся направляющих лопаток и по меньшей мере одним рядом рабочих лопаток, причем направляющие лопатки могут переставляться с помощью установленного в корпусе и проходящего сквозь обод для крепления лопаток передвижного вала, а вершины рабочих лопаток создают уплотнение с боковым щитком.

Подобные турбины достаточно известны, например у газотурбинных нагнетателей. Наряду с перестановкой направляющих лопаток в нагнетателе возможна такая же перестановка на турбине в качестве регулирующего воздействия для улучшения ускорения и характеристики крутящих моментов. В качестве примера можно указать Европейскую патентную заявку N 253234, кл. F 01 D 17/16, 1988. Применение переставляемых направляющих лопаток турбины позволяет при том же расходе получить больший напор. Благодаря этому увеличивается мощность турбины, число ее оборотов и давление воздуха. Чтобы исключить заедание переставляющихся лопаток при горячем режиме эксплуатации, последние встраиваются, как правило, с соразмерным зазором. Когда они находятся в повернутом состоянии, поток в зазоре у вершины и основании лопаток воздействует особенно отрицательно на основной поток в канале. Так как не переставляющиеся лопатки помимо этого воздействуют также большие силы потока в осевом и окружном направлениях, лопатки следует закреплять как у вершины, так и у основания, чтобы разгрузить поворотный вал.

Известно, что при заданной величине турбомашины можно осуществить подготовку к инерционному потоку путем варьирования высоты лопаток.

В основе изобретения лежит возможность варьирования геометрии осевых поточных турбин названного выше типа как путем поворачивания направляющих лопаток, так и путем подгонки высоты лопаток.

Это достигается тем, что при обычно неизменной геометрии машины сменными наряду с комплектом лопаток выполняются только обод для крепления лопаток и боковой щиток, для того чтобы подогнать контур канала к различной высоте лопаток.

Такое решение имеет преимущество, заключающееся в том, что смена элементов не причиняет ущерба перестановочному механизму.

На фиг.1 схематически изображена газовая турбина, у которой ограничивающими проточный канал 1 стенками являются, с одной стороны, внутренняя ступица 2, а, с другой стороны, наружный обод 3 для крепления лопаток. Последний закреплен в корпусе 4 и в расположенном выше по течению подводящем корпусе 14. В зоне рабочих лопаток 5 канал 1 ограничен с внутренней стороны диском 6 рабочего колеса, а с наружной стороны боковым щитком 7.

Переставляющиеся направляющие лопатки 8 выполнены как одно целое с соответствующим передвижным валом 9, причем заплечик 15 соединяет вал 9 с пером лопатки. Вал 9 установлен во втулке 10, которая проходит сквозь корпус 4 и частично сквозь обод 3 для крепления лопаток. На своем выступающем из втулки 10 конце вал соединен с поворотным рычагом 11. Этот рычаг соединен пальцем 12 с регулирующим кольцом 13.

Собственно перестановка направляющих лопаток 8 происходит в решетке через рычажную передачу 9,11, 12, 13 с помощью средств управления, известных, например, из конструкции нагнетателя. Перестановка осуществляется преимущественно автоматически в функции рабочих параметров, таких как давление нагнетания, число оборотов и т.д.

Поворотный рычаг 11 выполнен в своей средней части 11а как плоская пружина. После монтажа эта плоская пружина предварительно натягивается и воздействует на передвижной вал 9 в направлении продольной оси. Последний перемещается при этом под действием втулки 10 радиально внутрь до тех пор, пока вершина направляющей лопатки не упрется в ступицу.

Машина сконструирована так, что для подгонки к различным инерционным потокам наряду с перестановкой направляющих лопаток во время эксплуатации можно варьировать высоту проточного канала. Для этого (на чертеже показано пунктиром) следует заменить обод 3 и боковой щиток 7. Перестановочный механизм 9, 11, 12, 13 при этом не затрагивается. Общая длина направляющих лопаток также остается неизменной. Неизменной у направляющих лопаток остается и осевая длина передвижного вала 9. К "новой" длине активного пера лопатки подгоняется лишь высота заплечика 15. Это мероприятие можно осуществить только при открытой машине.

Реферат

Использование: в турбостроении. Сущность изобретения: у осевой проточной турбины с рядом независимо друг от друга переставляющихся направляющих лопаток 8 и рядом рабочих лопаток 5 направляющие лопатки могут поворачиваться с помощью установленного в корпусе 4 и проходящего сквозь обод 3 передвижного вала 9. Вершины рабочих лопаток создают уплотнение с боковым щитком 7. Чтобы подогнать контур канала к различной высоте лопаток 5, 8, при неизменной геометрии машины выполняются сменными только обод 3 и боковой щиток 7. 1 ил.

Формула