ВЕРТИКАЛЬНАЯ ПАРОВАЯ ТУРБИНА МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано на автономных генерирующих установках малой мощности, от 5 до 35 кВт.
Известна паровая турбина К-300-240 ЛМЗ (Паровые турбины ЛМЗ сверхкритических параметров. Под ред. Огурцова А.П., Рыжкова В.К. 1991 г.), состоящая из цилиндров высокого, среднего и низкого давления, каждый из которых содержит корпус, ротор, рабочие и сопловые лопатки, диафрагмы, диски рабочих лопаток. Конденсатор турбины, находится в отдельном корпусе.
Недостатки: представленная паровая турбина выполнена горизонтальной, что усложняет ее сборку и изготовление ее деталей, к тому же конденсатор, находящийся в отдельном корпусе, является негерметичным, что обуславливает увеличенные затраты на эжекцию.
В качестве прототипа принимаем паровую турбину малой мощности К-17-15П (Паровые турбины малой мощности КТЗ/П 18 В.И.Кирюшин, Н.М.Тараненко, Е.П.Огурцова и др. - М.: Энергоатомиздат, 1987 г.), представляющая собой одноцилиндровый агрегат, содержащий парораспределительное устройство (трубка подвода пара к паровой камере), корпус, ротор с рабочими лопатками (вал с рабочими лопатками первого венца) и сопловые лопатки, диафрагмы, диски рабочих лопаток (рабочий диск первого венца). Конденсатор турбины, находится в отдельном корпусе. Проточная часть турбины состоит из восьми ступеней, ротор турбины цельнокованый, гибкий.
Недостатки прототипа: Турбина выполнена горизонтальной, что усложняет ее сборку и изготовление ее деталей, к тому же конденсатор, находящийся в отдельном корпусе, является негерметичным, что обуславливает увеличенные затраты на эжекцию.
Задача полезной модели - разработать легкую в сборке и изготовлении конструкцию вертикальной паровой турбины малой мощности.
Технический результат полезной модели заключается в получении простой в изготовлении и сборки конструкции вертикальной паровой турбины малой мощности, большинство элементов которой имеют форму тел вращения и неразъемные, в следствии чего легко изготавливаются, а также в понижении затрат на эжекцию за счет использования герметичного конденсатора.
Технический результат достигается за счет того, что вертикальная паровая турбина малой мощности, состоящая из корпуса с прикрепленными сопловыми лопатками и трубкой подвода пара к паровой камере, с расположенным внутри валом с рабочими лопатками первого венца и рабочим диском первого венца, диафрагмы, конденсатора. Вертикальная паровая турбина малой мощности дополнительно содержит направляющую решетку, эжекционные каналы. К корпусу вертикальной паровой турбины прикреплены направляющие лопатки, а к валу рабочие лопатки второго венца. Корпус конденсатора вертикальной паровой турбины малой мощности герметично со единен с корпусом проточной части с помощью фланцевого соединения и является его продолжением.
На фигуре представлена конструкция вертикальной паровой турбины малой мощности, состоящей из фундаментной станины 1, установленной на ровной горизонтальной поверхности, к фундаментной станине 1 прикреплен корпус 2 конденсатора (на фиг. не обозначен). Корпус 2 конденсатора (на фиг. не обозначен) и фундаментную станину 1 соединяют ребра жесткости 3, в корпус 2 конденсатора (на фиг. не показан) встроена трубка отвода конденсата 4 и уложены поверхности теплообмена 5 к которым подключены трубка подвода 6 и трубка отвода 7 охлаждающей воды, на поверхности теплообмена 5 уложено направляющее кольцо 8. На фундаментной станине 1 установлен опорный подшипник 9, связывающий ее с валом 10, на котором расположен ряд рабочих лопаток второго венца 11. К валу 10 затяжной гайкой 12 присоединен рабочий диск 13 первого венца, на котором расположены рабочие лопатки первого венца 14, между рабочими лопатками второго венца 11 и рабочими лопатками первого венца 14 установлено фиксирующее кольцо 15. Корпус 2 конденсатора (на фиг. не обозначен) соединяется с корпусом 16 проточной части (на фиг. не обозначена) фланцевым соединением 17, которое уплотняется прокладкой (на фиг. не обозначена), к корпусу 16 проточной части (на фиг. не обозначена) крепится направляющая решетка 18, эжекционные каналы 19, и направляющие лопатки 20, корпус 16 проточной части (на фиг. не обозначена) соединен с корпусом 21 паровой камеры (на фиг. не обозначена), фланцевым соединен 22. К корпусу 21 паровой камеры крепиться ряд сопловых лопаток 23 и трубка 24 подвода пара к паровой камере (на фиг. не обозначена), внутри корпуса 21 паровой камеры (на фиг. не обозначена) установлена диафрагма 25, корпус 21 паровой камеры (на фиг. не обозначена) соединяется с крышкой 26 фланцевым соединением 27. Корпус вертикальной паровой турбины малой мощности (на фиг. не обозначен) состоит из корпуса 2 конденсатора, корпуса 16 проточной части, корпуса 21 паровой камеры и крышки 26, все эти элементы соединены между собой фланцевыми соединениями 17, 22, 27.
Рассмотрим пример работы вертикальной паровой турбины малой мощности:
Острый пар, через трубку 24 подвода пара к паровой камере (на фиг. не обозначена) попадает внутрь корпуса 21 паровой камеры (на фиг. не обозначена), откуда поступает на сопловые лопатки 23. Диафрагма 25 совместно с сопловыми лопатками 23 создает расширяющийся канал для прохода пара. Проходя сопловые лопатки 23, поток пара расширяется и направляется на рабочие лопатки первого венца 14, далее поток пара, проходя через направляющие лопатки 20, меняет свое направление и поступает на рабочие лопатки второго венца 11, фиксирующее кольцо 15 фиксирует положение рабочих лопаток первого венца 14 и рабочих лопаток второго венца 11 относительно друг друга. Рабочие лопатки первого венца 14 и рабочие лопатки второго венца 11 преобразуют потенциальную тепловую энергию пара в механическую энергию вращения вала 10, давление которого передает опорный подшипник 9, выполненный, например, в виде шарика, на фундаментную станину 1, во время вращения вала 10 рабочий диск 13 первого венца, удерживается на нем с помощью затяжной гайки 12. После рабочих лопаток второго венца 11 пар поступает на направляющую решетку 18, которая направляет его внутрь корпуса 2 конденсатора (на фиг. не обозначен). Внутри корпуса 2 конденсатора, отработанный пар отдает свое тепло поверхностям теплообмена 5 и конденсируется, после чего выводится наружу с помощью трубки отвода конденсата 4, направляющее кольцо 8 не дает потоку пара пройти мимо поверхностей теплообмена 5. Внутри поверхностей теплообмена 5 протекает охлаждающая вода, которая поступает через трубку подвода 6 охлаждающей воды и выводится через трубку отвода 7 охлаждающей воды. Через эжекционные каналы 19 осуществляется создание вакуума в конденсаторе (на фиг. не обозначен) во время пуска, далее во время работы вакуум поддерживается температурой охлаждающей воды. Ребра жесткости 3 помогают поддерживать конструкцию турбины.
За счет того что конструкция турбины выполнена вертикальной, упрощается сборка турбины и изготовление ее деталей, к тому же корпус 16 проточной части (на фиг. не обозначен), корпус 21 паровой камеры (на фиг. не обозначен), корпус 2 конденсатора (на фиг. не обозначен) и крышка 26 герметично соединены в общий корпус (на фиг. не обозначен), по средствам фланцевых соединений 17, 22, 27, что обеспечивает герметичность конденсатора и снижает затраты на эжекцию.