Рабочая лопатка постоянного профиля с цельнофрезерованным бандажом с сохранением выходной площади при изготовлении

Полезная модель относится к области турбиностроения и предназначена для использования в рабочих лопатках паровых турбинах.
Из существующего уровня техники известна рабочая лопатка с рабочей частью постоянного профиля, состоящая из хвостовика прямоугольного профиля с тремя базовыми поверхностями, цельнофрезерованного бандажа, пера, выполненного со свесами выходной кромки (чертеж УТЗ БТ-274978). Недостатками указанного решения является то, что при изготовлении выходная кромка частично опиливается для выполнения условия собираемости, при этом уменьшается ее выходная площадь, влияющая на пропускную способность и эффективность работы.
Задачей настоящей полезной модели является устранение недостатков аналога, уменьшение трудоемкости при изготовлении с соответствующим повышением технологичности и эффективности работы ступени паровой турбины.
1
2
3
Поставленная задача достигается за счет выполнения рабочей лопатки постоянного профиля, характеризующейся наличием хвостовика (1) прямоугольного профиля с тремя базовыми поверхностями (В, В, В), цельнофрезерованного бандажа (2), пера (3), выполненного со свесами (4) выходной кромки (5). При этом прикорневой свес (6) пера (3) образован линией, не выше касательной к корневому диаметру (7) хвостовика (1) и перпендикулярной одной из поверхностей (Г) хвостовика (1) лопатки, и самой поверхностью (Г), а периферийный свес (8) образован линией, не ниже касательной к периферийному диаметру (9) пера (3) и перпендикулярной поверхности (Д) цельнофрезерованного бандажа (2), и самой поверхностью (Д) лопатки.
В заявленной полезной модели конфигурация свесов выходной кромки лопатки выбрана таким образом, чтобы получить преимущества от сохранения выходной площади, минимизировав затраты на изготовление лопаток более сложной конфигурации. Рабочая лопатка сконструирована таким образом, что имеет наименьшее количество сложных (трудоемких в изготовлении) элементов, при этом сохраняется вся выходная площадь пера. Для выполнения условия собираемости лопаток на колесе в хвостовике и в теле цельнофрезерованного бандажа организованы опилы.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков аналога свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
Реализация заявленной рабочей лопатки постоянного профиля с цельнофрезерованным бандажом при проектировании турбины Тп-115/130-12,8 УТЗ свидетельствует о ее соответствии критерию «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой изображен пример рабочей лопатки постоянного профиля с цельнофрезерованным бандажом.
1
2
3
Рабочая лопатка постоянного профиля, характеризующаяся наличием хвостовика 1 прямоугольного профиля с тремя базовыми поверхностями В В, В, цельнофрезерованного бандажа 2, пера 3, выполненного со свесами 4 выходной кромки 5, при этом прикорневой свес 6 образован линией, не выше касательной к корневому диаметру 7 хвостовика 1 и перпендикулярной одной из поверхностей Г хвостовика 1 лопатки, и самой поверхностью Г, а периферийный свес 8 образован линией, не ниже касательной к периферийному диаметру 9 пера 3 и перпендикулярной поверхности Д цельнофрезерованного бандажа 2, и самой поверхностью Д лопатки. Заявленная полезная модель может быть осуществлена следующим образом.
Рабочие и замковые лопатки постоянного профиля закрепляются на дисках ротора турбины. Рабочее тело после прохождения через каналы направляющего аппарата поступает на перо 3 лопатки. Рабочее тело характеризуется большой кинетической энергией. При прохождении через каналы рабочих лопаток рабочее тело поворачивается и расширяется, в нем возникают местные зоны закрутки потока, которые проявляют себя в профильных потерях. Данные зоны постоянны по абсолютному значению и формируются в прикорневой и периферийной части лопаточного аппарата. В силу того, что данные вихри рабочего тела не зависят от высоты лопатки, то их влияние на КПД велико в ступенях с малыми высотами лопаток и мало в ступенях с большими высотами лопаток. В силу зависимости от высоты канала профильных потерь, увеличение этого канала приводит к их снижению.
Вторым, но не менее важным, критерием является собираемость рабочего колеса и обеспечение необходимого натяга на колесе. Для обеспечения собираемости на промежуточном теле хвостовика 1 выполнен опил 10 для того, чтобы прикорневой свес 6 соседней лопатки мог быть свободно размещен при сборке колеса. По той же причине выполнен опил 11 цельнофрезерованного бандажа 2 для свободного расположения периферийного свеса 8 соседней лопатки. В замковой лопатке для тех же целей на хвостовике выполнена фаска.
Положительный эффект от применения заявленной рабочей лопатки постоянного профиля с цельнофрезерованным бандажом состоит в том, что при изготовлении полностью сохраняется выходная площадь рабочих лопаток, снижается величина кромочных потерь, обеспечивается их собираемость и натяг на колесе, относительная простота изготовления, и, в конечном счете, повышается КПД ступени.