ДВУХЪЯРУСНАЯ РАБОЧАЯ ЛОПАТКА ДЛЯ ПАРОВЫХ ТУРБИН

Полезная модель относится к области энергетического машиностроения.
Известна двухъярусная рабочая лопатка двухъярусной ступени Баумана (K.Baumann Патент N 484.866. Demande le 30 Septembre 1916 a Paris Pablie le 20 novembre 1917), приведенная на фиг. 1 и предназначенная для цилиндра низкого давления (ЦНД) конденсационных паровых турбин (Цилиндр низкого давления - это корпус низкого давления, где располагаются соответствующие этому корпусу турбинные ступени (Щегляев А.В. Паровые турбины. Энергия. М. 1976 г.)).
Лопатка состоит из единого пера, разделенного перегородкой 1 на две части.
Верхняя часть лопатки 2 может иметь другую форму профиля в поперечном сечении, чем нижняя часть 3. Однако верхняя часть 2 над перегородкой 1 является естественным продолжением пера нижней части.
Указанная лопатка является частью двухъярусной ступени, предназначенной для сброса части пара в конденсатор, минуя последнюю ступень цилиндра низкого давления.
С помощью ступени Баумана осуществляется возможность увеличить на 50% расход пара через цилиндр низкого давления без увеличения длины лопаток последней ступени.
(Ступень Баумана является предпоследней ступенью цилиндра низкого давления (смотри учебник: Костюк А.Г., Фролов В.В. и др. Паровые и газовые турбины для электростанций. МЭИ. 2008 г., стр.323)).
Основным недостатком прототипа является то, что при больших общих длинах лопатки (l>800 мм) в связи с очень большой веерностью ступени, выполненной на основе двухъярусной лопатки Баумана, невозможно в верхнем ярусе ступени обеспечить оптимальные шаги между соседними лопатками, что ведет к появлению добавочных потерь от веерности.
Верность - это степень увеличения расстояния (шаг) между профилями соседних лопаток у корня ступени и ее вершины. Соответственно, если в среднем расчетном сечении расстояние между профилями (шаг решетки) выбрано из условия получения минимальных потерь энергии (оптимальный шаг), то у корня шаг решетки будет меньше оптимального. А у вершины - больше оптимального, что ведет к увеличению потерь энергии (добавочные потери от веерности). (Смотри учебник: Щегляев А.В. Паровые турбины. Энергия. М. 1976 г., стр.97, а также книгу: Дейч М.Е. Техническая газодинамика. Госэнергоиздат. М. - Л. 1961 г., стр.497÷499).
Этот недостаток ступеней с двухъярусными лопатками Баумана отсутствует в ступенях, использующих предлагаемую новую двухъярусную лопатку, изображенную на фиг.2.
В данном случае нижняя часть лопатки аналогична лопатке нижней части прототипа, но ее профильная часть, примыкающая к перегородке 1, имеет более широкую хорду.
Основное отличие предлагаемой лопатки состоит в том, что над перегородкой 1 располагаются две или три (в зависимости от общей длины лопатки) самостоятельные лопатки 2 с независимыми, от нижнего яруса профилями в поперечном сечении, связанные с нижним ярусом только общей перегородкой 1, причем лопатка нижнего яруса, разделительная перегородка и две или три лопатки верхнего яруса представляют собой единую неразборную конструкцию, которая и представляет собой новую «вильчатую» лопатку двухъярусной ступени.
При формировании ступени из таких двухъярусных лопаток новая двухъярусная ступень состоит из двух независимых ступеней, причем в верхнем ярусе располагается независимая от нижнего яруса ступень с удвоенным (или утроенным) числом лопаток, расположенных относительно друг друга с оптимальным шагом, исключающим возникновение добавочных потерь энергии от верности (технический результат).
2
2
Кроме того, верхняя, независимая от нижнего яруса, ступень имеет существенно больший относительный диаметр  (D - средний диаметр ступени верхнего яруса, а l - длина лопаток в верхнем ярусе), что существенно упрощает профилирование лопаток по высоте в этой ступени, а при  вообще использовать в верхнем ярусе лопатки постоянного по высоте профиля.
При формировании проточной части цилиндра низкого давления (ЦНД) из рассматриваемых ступеней образуется двухъярусный цилиндр низкого давления, сочетающий в едином корпусе (цилиндре) две независимых друг от друга проточных части.
Таким образом, предполагается новая «вильчатая лопатка двухъярусной ступени преимущественно для двухъярусного цилиндра низкого давления конденсационной турбины, содержащая перегородку, разделяющую лопатку на две части, отличающаяся тем, что над перегородкой располагаются две или три самостоятельных лопатки со своими оптимальными шагами и независимыми от нижнего яруса профилями в поперечном сечении.
При этом вся конструкция, состоящая из лопатки нижнего яруса, разделительной перегородки и расположенной на ней две или три лопатки верхнего яруса представляет собой единую неразборную конструкцию.