ЛОПАТКА ТУРБИНЫ

Предметом настоящей полезной модели является лопатка турбины и способ ее изготовления.
Показанная в сечении на фиг.1 лопатка 1 турбины обычно содержит рабочую поверхность или сторону 2, а также засасывающую поверхность 3. У полой лопатки рабочая поверхность 2 и засасывающая поверхность 3 образуют полость 6. Рабочая поверхность 2 является поверхностью, на которую подается текучая среда под давлением, например, пар, в случае паровой турбины, а засасывающая поверхность 3 является поверхностью низкого давления лопатки. Рабочая поверхность 2, в целом, имеет меньшую степень изогнутости, чем засасывающая поверхность 3.
Рабочая поверхность 2 и засасывающая поверхность 3 соединены по ходу спереди у передней кромки 4, которая, в целом, имеет закругленную форму, и соприкасаются по ходу сзади, у задней кромки 5, которая, в целом, является узкой и прямой частью лопатки 1. Термины по ходу спереди и по ходу сзади относятся к направлению циркуляции текучей среды в рабочей компоновке турбины.
Известен способ изготовления подобной лопатки путем приваривания рабочей поверхности к засасывающей поверхности у передней кромки, а также у задней кромки. Подобный способ требует, чтобы рабочая поверхность и засасывающая поверхность очень точно подгонялись друг к другу у передней кромки, а также у задней кромки, что приводит к необходимости использования сложного этапа сварки и специальных режущих средств, делая данный способ длительным и сложным.
Цель настоящей полезной модели заключается в устранении подобных недостатков.
Полезной моделью, в частности, предлагается способ изготовления лопатки турбины, который позволяет, в частности, устранить подобные проблемы подгонки.
Предметом полезной модели, таким образом, является лопатка, получаемая с использованием этапов сборки стенки рабочей поверхности со стенкой засасывающей поверхности при помощи соединительного элемента. Предметом, в частности, является лопатка турбины, содержащая стенку рабочей поверхности, а также стенку засасывающей поверхности, которые соединены посредством, по меньшей мере, одного соединительного элемента.
Лопатка может быть полой лопаткой, у которой рабочая поверхность и засасывающая поверхность образуют полость. Полые лопатки более легкие, а для их изготовления требуются меньше материала.
Предметом полезной модели также является способ изготовления лопатки турбины.
Способ по полезной модели заключается в сборке стенки рабочей поверхности со стенкой засасывающей поверхности при помощи соединительного элемента.
Под термином «соединительный элемент» в том смысле, в котором он используется в данной полезной модели, понимается элемент, отличный от стенки рабочей поверхности и стенки засасывающей поверхности, который не является материалом для скрепления двух стенок и который позволяет окончательно сформировать рабочую поверхность и засасывающую поверхность лопатки после его сборки со стенкой рабочей поверхности и стенкой засасывающей поверхности.
Использование соединительного элемента позволяет перенести неточности при подгонке стенок на упомянутый соединительный элемент. Таким образом, при сборке не нужно точно подгонять стенки рабочей и засасывающей поверхностей.
Стенки рабочей и засасывающей поверхностей могут собираться с соединительным элементом или элементами у передней кромки и/или у задней кромки лопатки.
Каждый соединительный элемент может иметь форму, которая образует, по меньшей мере, одну полость между соединительным элементом и стенками рабочей и засасывающей поверхностей при сопряжении соединительного элемента со стенками рабочей и засасывающей поверхностей. Таким образом, можно компенсировать неточности при подгонке стенок рабочей и засасывающей поверхностей за счет использования в каждой полости скрепляющего материала, обычно материала шва.
Каждый соединительный элемент может собираться со стенкой рабочей поверхности и стенкой засасывающей поверхности при помощи сварки.
Передняя кромка может быть образована при помощи переднего соединительного элемента, содержащего область для соединения со стенкой рабочей поверхности, а также область для соединения со стенкой засасывающей поверхности.
Задняя кромка может быть образована при помощи заднего соединительного элемента, являющегося продолжением стенок рабочей и засасывающей поверхностей.
Передняя кромка и задняя кромки, каждая, могут быть образованы при помощи соединительного элемента.
Способ может содержать следующие дополнительные этапы:
а) этап, на котором первая стенка, стенка рабочей или засасывающей поверхности, располагается вблизи соединительного элемента, расположенного у передней кромки и/или соединительного элемента, расположенного у задней кромки,
b) этап, на котором вторая стенка располагается вблизи соединительного элемента или элементов, расположенных подобным образом, а также
c) этап, на котором стенки рабочей и засасывающей поверхностей собираются с соединительным элементом или элементами при помощи скрепляющего материала.
Способ может включать в себя, между этапами а) и b), а также между этапами b) и с) этап, на котором помещаемая стенка предварительно скрепляется с каждым соединительным элементом.
Наконец, предмет полезной модели относится к использованию вышеописанного способа изготовления неподвижной лопатки паровой турбины.
Другие признаки и преимущества настоящего полезной модели станут более очевидны из следующего описания, предлагаемого в качестве иллюстративного, а не ограничивающего примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:
- на фиг.1, уже рассмотренной ранее, показан вид в сечении лопатки турбины из предшествующего уровня техники,
- на фиг.2 показан вид в сечении лопатки по полезной модели.
- на фиг.3 показан вид в перспективе части лопатки, и
- на фигурах с 4А по 4С изображены различные этапы способа изготовления лопатки по полезной модели.
Лопатка 1, изображенная на фигурах 2 и 3, у которой элементы, идентичные элементам, показанным на фиг.1, обозначены теми же ссылочными позициями, содержит рабочую поверхность 2, а также засасывающую поверхность 3, которые соединены между собой у передней кромки 4 и задней кромки 5.
Согласно полезной модели лопатка образована путем сборки стенки 7 рабочей поверхности и стенки 8 засасывающей поверхности, по меньшей мере, с одним соединительным элементом 9, 10. После их сборки, стенки 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей полых лопаток, которые обычно изготовлены из стального листа, могут образовывать полость 6.
Передняя кромка 4 образуется после сборки торцов стенок 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей, расположенных у передней кромки 4, с передним соединительным элементом 9. Точно также задняя кромка 5 образуется после сборки торцов стенок 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей, расположенных у задней кромки 5 с задним соединительным элементом 10. Соединительные элементы 9, 10 также могут быть изготовлены из стали. Соединительные элементы 9, 10 соединяются с рабочей 2 и засасывающей поверхностями при помощи скрепляющего материала 11, например, материала шва.
Соединительный элемент 9, расположенный у передней кромки 4, например, имеет сечение в форме пробки от шампанского. Оно содержит, как изображено, в частности, на фиг.3, где материал 11 шва не показан, поверхность 9А, с которой соединяется стенка 7 рабочей поверхности, а также поверхность 9В, с которой соединяется стенка 8 засасывающей поверхности. Скошенная форма торцов стенки 7 рабочей поверхности и стенки 8 засасывающей поверхности, расположенных у передней кромки 4, образует с каждой из поверхностей 9А, 9В полость 12, в которую вставляется соединительный элемент 9. Таким образом, создаются две области, которые могут быть заполнены материалом шва для соединения стенок 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей с передним соединительным элементом 9. Таким образом, формируется передняя кромка 4, по существу, с непрерывной внешней поверхностью, без выступов.
Соединительный элемент 10, расположенный у задней кромки 5, может иметь удлиненную форму, сужающуюся к торцу, удаленному от стенок 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей. Торец заднего соединительного элемента 10, расположенный у стенок 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей, может иметь двойной скос, таким образом, чтобы он образовывал две области 13, которые могут заполняться материалом 11 шва.
По варианту осуществления, изображенному на фигурах 2 и 3, рабочая поверхность 2, соответственно, образована за счет соединения стенки 7 рабочей поверхности с частями соединительных элементов 9, 10, расположенных со стороны стенки рабочей поверхности. Точно также, засасывающая поверхность 3 образована за счет соединения стенки 8 засасывающей поверхности с частями соединительных элементов 9, 10, расположенных со стороны стенки засасывающей поверхности.
Далее один из вариантов осуществления способа изготовления лопатки турбины будет рассмотрен более подробно со ссылкой на фигуры с 4А по 4С, на которых схематично показано образование передней кромки 4, а также задней кромки 5 лопатки 1.
На первом этапе одна из стенок 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей лопатки 1, например, стенка 7 рабочей поверхности, помещается рядом с описанным выше передним соединительным элементом 9 и задним соединительным элементом 10, как это показано на фиг.4А. Стенка 7 рабочей поверхности устанавливается у передней кромки 4 на поверхности 9А для соединения с передним соединительным элементом 9.
Затем стенка 7 рабочей поверхности прихватывается сварным швом с передним соединительным элементом 9 и задним соединительным элементом 10. Прихватка сварным швом - это операция перед сваркой, которая заключается в закреплении свариваемых кромок в нужном положении при помощи отдельных и разнесенных на достаточное расстояние сварных точек 14.
На втором этапе, стенка 8 засасывающей поверхности помещается рядом с передним соединительным элементом 9 и задним соединительным элементом 10, как это показано на фиг.4В.
Точно также как и стенка 7 рабочей поверхности, стенка 8 засасывающей поверхности прихватывается сварным швом с передним соединительным элементом 9 и задним соединительным элементом 10 при помощи сварных точек 14.
На третьем этапе, как это изображено на фиг.4С, стенка 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей и соединительные элементы 9, 10 собираются за счет заливки материала 11 шва в полости 12, 13.
Способ может завершаться шлифовкой сварных швов и полированием поверхности лопатки, а также проверкой того, что задняя кромка прямая и возможно ее выпрямлением.
Хотя способ был описан с использованием двух элементов, можно также формировать лишь одну кромку при помощи одного соединительного элемента.
Лопатка, получаемая при помощи данного способа, может использоваться в турбинах любого типа и, в частности, в паровой турбине.
Турбины, и, в частности, паровые турбины, обычно содержат ротор и статор, а также множество ступеней, каждая из которых содержит узел из неподвижных лопаток, за которым следует узел из подвижных лопаток, вращающихся вместе с ротором. Узел из неподвижных лопаток предназначен для отклонения и ускорения пара перед его подачей на подвижные лопатки.
Способ по полезной модели может использоваться для изготовления лопаток, предназначенных для использования в узлах из неподвижных лопаток турбины, в частности, для изготовления полых лопаток, предназначенных для модулей низкого давления. Полезная модель может быть применима для турбин любого типа, и, в частности, для паровых турбин.