CZ20032962A3

CZ20032962A3 - Spojité radiální nosné prostředky pro lopatky parní turbíny reakčního typu a způsob instalace lopatek

Info

Publication number: CZ20032962A3
Application number: CZ20032962A
Authority: CZ
Inventors: David Orus Fitts; Ronald Wayne Korzun; John Thomas Murphy
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2004-09-15
Also published as: JP4406259B2; CN1499043A; US6761538B2; CZ302450B6; JP2004150433A; DE10350627B4; RU2003132117A; KR100823766B1; US20040086387A1; DE10350627A1; KR20040038811A; RU2331774C2; CN100351496C

Description

SPOJITÉ RADIÁLNÍ NOSNÉ PROSTŘEDKY PRO LOPATKY PARNÍ TURBÍNY REAKČNÍHO TYPU A ZPŮSOB INSTALACE LOPATEK

Oblast techniky

Předložený vynález se obecně týká technologie lopatek parní turbíny, a konkrétně se týká montážní instalace lopatek parní turbíny reakčního typu do oběžného kola rotoru parní turbíny za použití radiální nosné pružiny.

Dosavadní stav techniky

Ve stávající praxi používaný způsob radiálního zavádění lopatek parní turbíny reakčního typu zahrnuje vložení každé lopatky do upevňovací drážky opatřené v rotoru parní turbíny, dále vsunutí nosného klínu do těsně vymezené radiální štěrbiny nacházející se mezi spodní stranou lopatky a upevňovací drážkou rotoru, a následné zatlučení nosného klínu tak, aby došlo k plastické deformaci tohoto nosného klínu v radiálním směru rotoru a tím radiálnímu dotlačení lopatky proti spodní ploše —- -výběžku upevňovací -drážky -a- j ej ímu-zablokování -v-určené - poloze ......

Ke každé lopatce rotoru je přiřazený nosný klín a každý takový nosný klín se musí manuálně zatloukat tak dlouho, dokud nedojde k odpovídajícímu ustavení a znehybnění lopatky v upevňovací drážce rotoru. Uvedená operace zatloukání nosného klínu však představuje možnost nežádoucího poškození jak .turbínové lopatky, tak i rotoru.

• · ·

- 2 Vzhledem k uvedeným skutečnostem proto stále přetrvává potřeba zlepšené technologie způsobu radiálního zavádění lopatek, která by zajišťovala redukci počtu součástí a zkrácení doby montážního kompletování rotoru, a současně by poskytovala odpovídající konzistentní radiální opěrný styk se spodní plochou výběžku upevňovací drážky rotoru bez jakéhokoliv rizika poškození lopatek a/nebo rotoru turbíny.

Podstata vynálezu

Předložený vynález nahrazuje doposud používané nosné klíny radiálními nosnými pružinovými segmenty, jejichž použití zcela odstraňuje operaci zatloukání a redukuje počet samostatných dílčích součástí nezbytných pro instalování lopatek do rotoru. V příkladném provedení může nově navrhovaný radiální nosný pružinový segment vykazovat v příčném průřezu tvarový profil C, konečný příčný průřez pružinového segmentu se však za účelem dosažení požadované upevňovací síly působící na lopatky může měnit. Velikost překlenutí respektive obloukové délky pružinového segmentu by mohla být až 360°, což by ve svém důsledku znamenalo, že může být pro uložení do prstencové úložné drážky pružinových prostředků potřebný pouze jeden jediný pružinový segment. Kromě toho může být z důvodu docílení větší. .upevňovací.. síly. působící na lopatku ..pro umísťování pružinových prostředků využita více než jedna taková úložná drážka pro pružinové prostředky (například dvě vedle sebe uspořádané prstencové úložné drážky), a pro vyplňování jedné nebo více úložných drážek pružinových prostředků v rozsahu 360° v každém stupni turbíny může být využitý více než jeden pružinový segment. Základní výhodou využití pružinových segmentů kratší délky je jednak usnadnění instalace pružinového segmentu do úložné drážky, a jednak usnadnění instalace lopatky

• · · · · do upevňovací drážky rotoru.

V upřednostňovaném provedení předloženého vynálezu je v každém pružinovém segmentu vytvořeno množství radiálních rozříznutí (označovaných dále také jako radiální výřezy), kterážto radiální rozříznutí takto v každém pružinovém segmentu účelně tvoří množství samostatných dílčích pružin tak, že j, působení tlakové síly každé dílčí pružiny nacházející se pod ’ konkrétní jednotlivou lopatkou je lokalizované pouze na tuto lopatku a neovlivňuje svým tlakovým působením žádnou z přilehlých sousedících lopatek. Tato radiální rozříznutí mohou být vytvořená buď kolmo na osu pružinového segmentu, nebo mohou být orientovaná v úhlu shodném s úhlem profilu rybinového čepu lopatky.

Vzhledem ke shora uvedenému se podle prvního aspektu předloženého vynálezu navrhuje nosný pružinový segment pro radiální zavádění turbínové lopatky do upevňovací drážky rotoru turbíny, kterýžto nosný pružinový segment zahrnuje v podstatě do kruhového průřezu vytvarovaný plechový kus s mezerou mezi jeho vůči sobě navzájem protilehlými podélnými konci, přičemž tento plechový kus vymezuje ve směru délky pružinového segmentu obloukový segment; a množství v tomto plechovém kusu v uspořádání ve vzdálenosti od sebe ve směru j.eho délky

..........vytvořených radiálních_____výřezů, - které v. obloukovém segmentu zajišťují vytvoření množství samostatných dílčích pružin.

Podle dalšího aspektu předloženého vynálezu se navrhuje sestava lopatky a rotoru parní turbíny zahrnující:

rotor vytvořený s lopatkovou upevňovací drážkou kolem jeho obvodu;

množství lopatek, z nichž každá vykazuje upevňovací část zahrnující radiálně vnitřní čelní plochu přijímanou do • · lopatkové upevňovací drážky;

prstencovou úložnou drážku pro pružinové prostředky, vytvořenou v základně lopatkové upevňovací drážky, a alespoň jeden radiální nosný pružinový segment, umístěný v uvedené prstencové úložné drážce pružinových prostředků a vložený radiálně mezi základnou lopatkové upevňovací drážky a radiálně vnitřní čelní plochou alespoň jedné z množství lopatek;

přičemž radiální nosný pružinový element zahrnuje plechový kus v podstatě kruhového příčného průřezu s mezerou mezi jeho vůči sobě navzájem protilehlými podélnými konci, a alespoň jeden v plechovém kusu kruhového průřezu vytvořený radiální výřez, který v pružinovém segmentu zajišťuje vytvoření alespoň dvou - samostatných dílčích pružin.

Podle ještě dalšího aspektu předloženého vynálezu se navrhuje způsob upevňování turbínové lopatky k rotoru turbíny, kde uvedená turbínová lopatka je vytvořená s rybinovým čepem, a uvedený rotor turbíny je vytvořený s po obvodu opatřenou rybinovou . drážkou, kterážto rybinová drážka má základnu opatřenou prstencovou úložnou drážkou pro umístění pružinových prostředků, přičemž uvedený způsob zahrnuje:

a) umístění radiálního nosného pružinového segmentu předem stanovené obloukové délky do úložné drážky pružinových prostředků;

.... ..b) natočení, .lopatky , za účelem .umožnění, zavedení rybinového čepu do rybinové drážky;

c) aplikaci radiální tlakové síly na lopatku za účelem stlačení radiálního nosného pružinového segmentu; a

d) natočení turbínové lopatky do požadované orientace, ve které se rybinový čep nachází v odpovídajícím usazení v rybinové drážce.

Přehled obrázků na výkresech

Předložený vynález bude blíže popsán a vysvětlen v dále uvedeném podrobném popisu příkladů jeho konkrétních provedení ve spojení s připojenými výkresy, ve kterých představuje:

obr. 1 příkladné provedení nainstalování lopatky na rotoru parní turbíny pomocí radiálního pružinového segmentu umístěného v radiálním uspořádání mezi lopatkou a rotorem podle předloženého vynálezu, znázorněné v pohledu v částečném řezu;

obr, 2 radiální pružinový segment podle předloženého vynálezu, znázorněný v bokorysném pohledu; a obr. 3 radiální pružinový segment z obr. 2, znázorněný v příčném řezu vedeném rovinou 3-3.

Příklady provedení vynálezu

S odvoláním na obr. 1 zde znázorněná lopatka 10 parní turbíny zahrnuje lopatkovou profilovanou část 12 a kořenovou respektive patní část 14, která je, co se týče jejího tvaru, konfigurovaná j ako rybinový ,.,,.čep. „1.6. .Uvedený „ rybinový čep zahrnuje, nahlíženo v radiálním směru, vnější a vnitřní výběžky nebo kotvy 18, 20, které jsou vůči sobě radiálně vzdálené prostřednictvím mezi nimi uspořádaného zúženého krčku 22.

Rotor 24 turbíny zahrnující oběžné kolo je vytvořený s prstencovou upevňovací drážkou konfigurovanou co do tvaru jako rybinová drážka 26, opatřenou kolem obvodu uvedeného oběžného kola a vykazující, nahlíženo v radiálním směru, vnější • ·

- 6 rozšířený úsek 28 drážky pro přijímání vnějšího výběžku 18 rybinového čepu, vnitřní rozšířený úsek 30 drážky pro přijímání vnitřního výběžku 20 rybinového čepu, a mezi těmito úseky uspořádaný střední zúžený úsek 32 drážky pro přijímání zúženého krčku 22 rybinového čepu. Spodní plocha 33 zúženého úseku 32 drážky tvoří takzvanou kotvu a je v záběru s vnitřním výběžkem 20 rybinového čepu 16. V základně 34 rybinové drážky je vytvořená prstencová úložná drážka 36 pro pružinové prostředky, která se rozkládá kolem celého obvodu oběžného kola rotoru turbíny. Tato úložná drážka obklopuje příslušné pružinové prostředky, nahlíženo ve směru příčného průřezu (viz obr. 1), v podstatě v rozsahu 180°. Na uvedeném obrázku je nosný pružinový segment 38 znázorněný v jeho uspořádání v úložné drážce 36, ve kterém je, v radiálním směru, vložený mezi základnou 34 rybinové drážky rotoru a radiálně vnitřní čelní plochou 40 rybinového čepu lopatky. Jak již bylo uvedeno shora, je možné, v závislosti na velikosti požadovaného na lopatky rotoru působícího radiálního upevňovacího zatížení, použít více než jednu takovou úložnou drážku 36. Pružinový segment 38 působí na lopatku radiálně vně orientovaným předpětím, a dotlačuje tak tuto lopatku v radiálním směru do opřeni se spodní plochou 33 kotvy rybinové drážky.

S odvoláním zpět k obr. 2 a 3 je zde znázorněný nosný pružinový, segment . 38„„vytyo ř e n ý z plechu_____z. pružinové .oceli.

(například z oceli jakosti X-750), válcováním vytvarovaného do kruhového profilu (v příčném průřezu), s mezerou 42 mezi jeho vůči sobě navzájem protilehlými konci. Uvedená mezera umožňuje stlačování pružiny, což bude popsáno dále, a musí být dostatečně velká tak, aby se vůči sobě navzájem protilehlé konce pružinového segmentu po zavedení lopatky do upevňovací drážky nenacházely ve vzájemném styku.

• ·

- Ί Jak může být seznatelné z obr. 2, vykazuje pružinový segment 38 obloukovou délku cca 80°, velikost této obloukové délky se však může měnit v rozsahu od velmi malé délky (s výhodou o velikosti alespoň obloukové délky jedné lopatky) do v podstatě velikosti 360°.

V pružinovém segmentu 38 jsou po celé jeho obloukové délce prostřednictvím opatření množství hlubokých radiálních rozříznutí nebo výřezů 46, uspořádaných ve vzdálenosti od sebe podél uvedené obloukové délky, účelně vytvořené samostatné dílčí pružiny 44. Jinak řečeno, opatření radiálních výřezů 46 v -jediném pružinovém segmentu 38 zajišťuje vytvoření množství samostatných dílčích pružin 44. Jak může být seznatelné z obr. 2, obvodový rozsah radiálních výřezů 46 kolem pružinového segmentu 38 je větší než 180°, a konkrétní hloubka těchto výřezů se může měnit v závislosti na docílení požadovaných charakteristik pružných prostředků.

Oblouková délka v pružinovém segmentu . vytvořené každá lopatka každé dílčí pružiny se volí tak, aby upevněná k rotoru 24 měla svou vlastní pružinu. Při tomto uspořádání by v případě, kdy je jeden segment určený pro nesení, například šesti navzájem přilehlých lopatek, délka obloukového segmentu a jednotlivé délky samostatných dílčích .pružin. měly„být voleny, tak, aby na~jednu._lopatku ...byla _zaj ištěná jedna jediná pružina 44. Pružinové segmenty kratší délky usnadňují instalaci jak pružinového segmentu 38, tak i lopatky 10, zatímco delší pružinové segmenty 38 dále redukují počet pro instalaci potřebných součástí. Bez ohledu na zvolenou délku pružinového segmentu poskytuje shora popsaná konfigurace pružinového segmentu jeho lokalizované tlakové působení pod každou z lopatek zvlášť, bez jakéhokoliv účinku na radiální působení pružin určených pro přilehlé sousedící lopatky.

9 9

9 9 9

- 8 Způsob montážní instalace lopatky na rotor se provádí následujícím způsobem. Jeden nebo několik nosných pružinových segmentů 38 se umístí do úložné drážky 36 pružinových prostředků, vytvořené v rotoru 24. Z obr. 1 může být seznatelné, že mezera 42 je s výhodou ve vzdálenosti 90° od místa, ve kterém pružinový segment 38 zabírá s radiálně vnitřní čelní plochou 40 lopatky. Při vlastní instalaci se lopatka 10 nejdříve přibližně umístí do jí přičleněného umístění na oběžném kole rotoru 24. Poté se lopatka 10 natočí tak, aby rybinový čep 16 lopatky zapadl do minimální šířky upevňovací drážky rotoru, tj . šířky středního zúženého úseku 32 drážky. Pak se lopatka v radiálním směru dotlačí směrem ke středové ose rotoru, přičemž současně dochází ke stlačování nosné pružiny 44 do té doby, dokud se výběžek 20 rybinového čepu radiálně neopře o spodní plochu 33 výběžku rybinové drážky rotoru. Nakonec se lopatka 10 natočí tak, aby její orientace odpovídala orientaci při pracovní činnosti, znázorněné na obr. 1, a přesune v obvodovém směru do jejího konečného umístění.

Ačkoli byl předložený vynález popsán ve spojení s provedením považovaným za stávajícího stavu za nej lepší z praktického hlediska a nejvíce upřednostňované, musí být osobám obeznámeným se stavem techniky zřejmé, že tento vynález není ... omezený pouze_na.,popsané . provedení,.....ale že naopak , pokrývá různá další přizpůsobení, modifikace a ekvivalentní uspořádání, zahrnutá v podstatě vynálezu a v nárokovaném rozsahu připojených patentových nároků.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1, ve

1. Nosný pružinový segment (38) pro radiální zavádění turbínové lopatky (10) do upevňovací drážky (26) rotoru turbíny, kterýžto nosný pružinový segment zahrnuje v podstatě do kruhového průřezu vytvarovaný plechový kus s mezerou (42) mezi jeho vůči sobě navzájem protilehlými podélnými konci, přičemž tento plechový kus ve směru obloukové délky pružinového segmentu vymezuje obloukový segment; as množstvím v tomto kusu v uspořádání ve vzdálenosti od sebe ve směru uvedené obloukové délky opatřených radiálních výřezů (46), které v uvedeném obloukovém' segmentu zajišťují vytvoření množství samostatných dílčích pružin (44).

2. Nosný pružinový vyznačující se tím, z antikorozní oceli.

segment podle že plechový kus nároku 1, je vytvořený

3. Nosný pružinový vyznačující se tím, směru uvedené obloukové délky segment podle nároku že obloukový segment (38) se rozkládá^ podél množství lopatek

• · · · 4 ·· · ···

UPRAVENÁ STRANA množství lopatek (10), z nichž každá vykazuje upevňovací část zahrnující radiálně vnitřní čelní plochu (40) přijímanou do uvedené lopatkové upevňovací drážky;

prstencovou úložnou drážku (36) pro pružinové prostředky, vytvořenou v základně (34) uvedené lopatkové upevňovací drážky, a alespoň jeden radiální nosný pružinový segment, umístěný v této prstencové úložné drážce a vložený radiálně mezi základnou (34) uvedené lopatkové upevňovací drážky (26) a radiálně vnitřní čelní plochou (40) alespoň jedné z uvedeného množství lopatek;

přičemž uvedený radiální nosný pružinový element (38) zahrnuje plechový kus v podstatě kruhového příčného průřezu, s mezerou (42) mezi jeho vůči sobě navzájem protilehlými konci, a alespoň jedním v plechovém kusu kruhového průřezu vytvořeným radiálním výřezem (46), který v pružinovém segmentu zajišťuje vytvoření alespoň dvou samostatných dílčích pružin (44) .

4. Nosný pružinový vyznačující se tím, radiálních výřezů (46) se v rozsahu větším než 180°.

segment podle nároku 1, že každý z uvedeného množství kolem plechového kusu rozkládá

5. Sestava lopatky a rotoru parní turbíny zahrnující: rotor (24) vytvořený s lopatkovou upevňovací drážkou (26) kolem jeho obvodu;

6. Sestava podle nároku 5, vyznačující se tím, že plechový kus je vytvořený z antikorozní oceli.

7. Sestava podle nároku 5, vyznačující se tím, že obloukový segment (38) se ve směru uvedené obloukové délky rozkládá podél množství lopatek. _ „

8. Způsob připevňování turbínové lopatky (10) k rotoru (24) turbíny, kde uvedená turbínová lopatka (10) je vytvořená s rybinovým čepem (16), a uvedený rotor (24) turbíny je vytvořený s po obvodu opatřenou rybinovou drážkou (26), kterážto rybinová drážka má základnu (34) opatřenou prstencovou úložnou drážkou (36) pro umístění pružinových prostředků, přičemž uvedený způsob zahrnuje:

UPRAVENÁ STRANA

a) umístění radiálního nosného pružinového segmentu (38) předem stanovené obloukové délky do uvedené úložné drážky pružinových prostředků;

b) natočeni lopatky (10) za účelem umožněni zavedení rybinového čepu (16) do rybinové drážky (26);

c) aplikaci radiální tlakové Síly na lopatku (10) za účelem stlačení radiálního nosného pružinového segmentu (38) ;

a

d) natočení turbínové lopatky (10) do požadované orientace, ve které se rybinový čep (16) plně usadí do rybinové drážky (26).

9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že radiální nosný pružinový segment (38) zahrnuje v podstatě v příčném průřezu kruhový plechový kus s mezerou (42) mezi jeho vůči sobě navzájem protilehlými konci, kterýžto plechový kus ve směru obloukové délky pružinového segmentu vymezuje obloukový segment; a s množstvím v tomto plechovém kusu v uspořádání ve vzdálenosti od sebe ve směru jeho délky opatřených radiálních výřezů (46), které v uvedeném obloukovém segmentu zajišťují vytvoření množství samostatných dílčích pružin (44).

___

10. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že plechový kus je vytvořený z antikorozní oceli.