PL149863B1 - Axial-flow turbine blade-ring - Google Patents

Description

OPIS PATENTOWY

Patent dodatkowy do patentu nrZgłoszono: ^{86 07 01} /^p· 260390/

Pierwszeństwo 85 07 05 Szwajcarie

149 863

CZYTELNIA

Urzędu Patentowego iMlWf

Int. Cl.* F01D 5/22

URZĄD

PATENTOWY

PRL

Zgłoszenie ogłoszono: 87 06 15 Opis patentowy opublikowano: 1990 06 30

Twórca wynalazku:

Uprawniony z patentu: BBC Aktiengesellschaft Brown, Boverl und Cle·, Baden /Szwajcaria/

WIRNIKOWY WIENIEC ŁOPATEK TURBINY Z PRZEPŁYWEM OSIOWYM

Przedmiotem wynalazku jest wirnikowy wieniec łopatek turbiny z przepływem osiowym, którego łopatki sę zaopatrzone na swym promieniowo zewnętrznym końcu każdorazowo w płytę pokrywającą, a na swym promieniowo wewnętrznym końcu są zamocowane stopką w odpowiednim żłobku wirnika maszyny,oraz w którym płyty pokrywające są połączone ze sobą w kierunku obwodowym za pomocą drutów, zawalcowanych w wytłoczenia·

Podczas pracy każda łopatka wirnikowa turbiny podlega drganiom własnym, które zależą od rodzaju wibracji, to znaczy wynikającej ze zginania stycznego, zginania osiowego lub skręcania· Gdy szereg łopatek jeat ujętych w jeden pakiet na przykład przez nałożenie opaski, wówczas zachowanie eię łopatek staje się jeszcze bardziej złożone, ponieważ każdemu przypadkowi drgań należy przyporządkować tyle częstotliwości własnych, ile łopatek znajduje się w jednym pakiecie· Wskutek dużej liczby częstotliwości własnych bardzo trudno jest uniknąć zjawisk rezonansowych z periodycznymi siłami wzbudzającymi·

Z drugiej strony ciągłe połączenie wszystkich łopatek wirujących wirnika, powoduje całkowicie odmienne zachowanie się· Ponieważ możliwe są jedynie sprzężone drgania wszystkich łopatek, dlatego też siły wzbudzające muszą pozostawać w fazie z rodzajem drgań wzdłuż całego obwodu koła wirnikowego, aby w ogóle zachodziło przenoszenie energii ne łopat ki· Ten rodzaj połączenia łopatek Jest szczególnie interesujący dla stopnia regulacyjnego turbiny, którego wirujące łopatki wirnikowe są wprawiane w drgania przez siły periodyczne, które pochodzą z segmentów łopatkowych pierwszego stopnia łopatek kierujących, skrzyni dyszowej i którego częstotliwości stanowią wielokrotność częstotliwości obrotów·

Wieniec łopatek wirnikowych wymienionego ne wstępie rodzaju jest znany na przykład z książki Waltera Traupela Thermische Turbomaschinen, wyd.3, t«2, rys· 20·21·3 i

149 B63

149 863 odpowiedni opis· Wymienione rozwiązanie, to jest druty łączące, wpuszczone w płyty pokrywające, jest zaopatrzone w opinię postać wykonania, zasługującą na szczególną uwagę· Okazało się jednak, że w miejscach, w których drut przechodzi przez powierzchnie czołowe płyt pokrywających, występuje uwarunkowana drganiami korozja cierna, która może doprowadzić do pęknięcia drutu·

Celem wynalazku Jest stworzenie takiego zakleszczania drutu w wirnikowym wieńcu łopatek, aby w obszarze powierzchni czołowych nie stykał się on z metalem płyty pokrywającej .

W myśl wynalazku osiąga się to w ten sposób, że w powierzchniach czołowych płyt pokrywających wykonane są żłobki o szerokości wewnętrznej, większej od szerokości wytoczenia płyty pokrywającej, przeznaczonego na zawalcowywany drut, przy czym w związku z operacją walcowania w żłobki te wstawiony jest odstępnlk, otaczający drut co najmniej w obszarze miejsc zawalcowywania i usuwany po walcowaniu· Odstępnik stanowi korzystnie pasek z giętkiego materiału o szerokości w przybliżeniu dwa razy większej od wymiaru żłobka w kierunku obwodowym, który to materiał jest podłożony w przeciwległych żłobkach pod drut, łączący każdorazowo dwa sąsiednie pary pokrywające· Korzystnie materiał giętki stanowi papier bakellzowany, który podczas pracy maszyny zostaje wyżarzony na popiół·

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig.l przedstawia odcinak wirnika akcyjnego stopnia regulacyjnego turbiny parowej, złożony z trzech łopatek wirnikowych, z częściowym przekrojem płyt pokrywających, w widoku w kierunku osiowym, fig,2 - odcinek wirnika wadług fig.l w widoku z góry, częściowo w przekroju, a fig»3a-3c przedstawiają łopatkę w poszczególnych stadiach obróbki w widokach częściowych w kierunku stycznym.

Opuszczone zostały nieistotne z punktu widzenia wynalazku elementy, takie jak przykładowo ograniczające przepływ ścianki 9tatora otaczająca łopatki, a także skrzynia dyszowe, umieszczona z reguły pod prąd przepływu w stopniu regulacyjnym.

Wirnik regulacyjny składa się zasadniczo z zamkniętego pierścienia łopatek, których zasilane czynnikiem roboczym pióro profilowe 1 jest zaopatrzone na swym promieniowo zewnętrznym końcu w płytę pokrywającą 2, W przedstawionym przykładzie płyta pokrywająca 2 ma kształt prostokątny, mogłaby ona jednak równie dobrze mieć kształt rombowy. Również walcowy kształt kanału, wyrażający eię według fig,3a tym, że część wlotowa i część wylotowa pióra 1 łopatki mają jednakową wysokość, jest nieistotny z punktu widzenia wynalazku, można stosować także stożkowa kształty kanału, w przypadku których stożkowość uzyskuje się przez odpowiednie ukształtowanie płyt pokrywających 2 i/lub płyt stopkowych 3, Nieistotny z punktu widzenia wynalazku jest dalej rodzaj zamocowania stopki 4 łopatki w wirniku 5, które w danym przypadku przeprowadza aię za pomocą stopek jodełkowych, wsuwanych osiowo w odpowiednia żłobki wirnika·

Wymiar poszczególnych płyt pokrywających w kierunku obwodowym jest taki, że w stanie chłodnym stykają się one ze sobą swymi powierzchniami czołowymi 6, a tym samym tworzą zamknięty pierścień· Podczas normalnej pracy danej turbiny pełnoobrotowej łopatki rozszerzają się wskutek działania siły odśrodkowej, co przyczynia się do powstania luzu ok· 1/100 mm pomiędzy powierzchniami czołowymi płyt pokrywających. Z drugiej strony tego rodzaju wirnik regulacyjny wykazuje podczas pracy znamionowej temperaturę około 500°C. Teraz ze względów między innymi wytrzymałościowych wirnik i łopatki, obrobione z reguły z jednolitego półwyrobu, są wykonane z różnych materiałów: pierwszy na przykład ze stali według OIN 21 Cr V 511, gdy chodzi o wirnik pełny, natomiast ostatnie z 13% stali chromowej. Rozszerzenia cieplne wirnika 1 łopatek wywołują dodatkowy luz około 2/100 mm pomiędzy powierzchniami czołowymi sąsiednich płyt pokrywających, uwarunkowany w szczególności przez różne współczynniki rozszerzalności cieplnej materiałów· Wirnik rozszerza się w większym stopniu niż wydłużają eię płyty pokrywające w kierunku obwodowym.

Bez zastosowania środków zaradczych powstałby zatem niedopuszczalny luz roboczy, wynoszący około 3/100 mm· Aby przekryć ten luz, tj· uzyskać bezluzowe połączenie łopatek wirnikowych, przewidziane są amortyzujące druty 7, zapewniające podczas całej pracy efektywna

149 863 połączenie pomiędzy każdą parę sąsiednich płyt pokrywających· Dwa tego rodzaju druty 7 biegną obok siebie w kierunku obwodowym przy płytach pokrywających. Wytoczenia 8 na druty 7 wykonuje się w płytach pokrywających dopiero po całkowitym zamontowaniu łopatek w wirniku· Są one zaopatrzone z obu stron w zęby boczne 9* których wewnętrzne boki są korzystnie skierowane promieniowo· Po wstawieniu drutu 7* uformowanego uprzednio na niezbędną średnicę* zęby obciska się dokoła drutu za pomocą odpowiedniego urządzenia· Obejmują one drut na znacznej części jego obwodu· Wysokość i przekrój poprzeczny zębów 9 są tak zwymiarowane* iż po operacji walcowania nie jest z reguły potrzebna żadna dodatkowa obróbka wiórowa·

Na ogół znane są połączenia taśm pokrywających lub płyt pokrywających· W myśl wynalazku przed montażem łopatek w odwróconych od przepływu powierzchniach czołowych nieobrobionych płyt pokrywających wykonuje się żłobki .10· W danym przypadku ich wymiar w kierunku obwodowym wynosi około 5 mm przy zastosowaniu drutu amortyzującego o średnicy 10 mm /fig.1 i 2/. Ich wewnętrzna szerokość w^ jest nieco większa niż szerokość w₂ wytoczenie 8* przewidzianego na drut /fig.3a* lewa część/· Z fig· 3b wynika* że w obszarze żłobka pod wstawiony do wytoczenie amortyzujący drut 7 włożony jest pasek 11 giętkiego materiału· Pasek ten - w danym przypadku chodzi o papier bakelizowany - ma grubość odpowiadającą luzowi pomiędzy drutem e żłobkiem· Jego szerokość jest około dwa razy większe od wymiaru żłobka 10 w kierunku obwodowym tek* iż dwa przeciwległe żłobki 10 sąsiednich łopatek są niemal całkowicie wypełnione za pomocą tylko jednego wspólnego paska·

Podczas następującej bezpośrednio potem operacji walcowania wstawiony odstępnik ulega jedynie nieznacznemu zgnieceniu· Zostaje wyeliminowany w obszarze żłobków 10 styk metaliczny pomiędzy drutem a pasem przykrywającym· Połączenie dociskowe i kształtowe pomiędzy drutem a pasem pokrywającym uzyskuje się wyłącznie poza strefami żłobków·

Podczas pierwszego uruchomienia w wyniku działania temperatury roboczej wstawiony* zgnieciony materiał wyżarza się na popiół* wskutek czego pomiędzy drutem a pasem pokrywającym powstaje określony luz· Podczae pracy przy rozsuwaniu się pasów pokrywających drut* wykonany z reguły z tego samego materiału co i łopatki* rozszerza się tylko w niedoszczelnionej strefie żłobków· Drgania łopatek nie oddzieływują niekorzystnie na drut w miejscach* w których drut przechodzi przez pasy pokrywające.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1· Wirnikowy wieniec łopatek turbiny z przepływem osiowym* którego łopatki są zaopatrzone na swym promieniowo zewnętrznym końcu każdorazowo w płytę pokrywającą* a na swym promieniowo wewnętrznym końcu są zamocowane stopką w odpowiednim żłobku wirnika maszyny oraz, w którym płyty pokrywające są połączone ze sobą w kierunku obwodowym za pomocą drutów* zawalcowanych w wytoczenia* znamienny tym* że w powierzchniach czołowych /6/ płyt pokrywających /2/ wykonane są żłobki /10/ o szerokości wewnętrznej /w^/* większej od szerokości /w₂/ wytoczenie /8/ płyty pokrywającej* przeznaczonego na zawelcowywany drut /7/, przy czym w związku z operacją walcowanie w żłobki te wstawiony jest odstępnlk* otaczający drut co najmniej w obszarze miejsc zawalcowywania i usuwany po walcowaniu·
2. 2· Wieniec według zastrzel* znamienny tym* że odstępnik stanowi pasek /11/ z materiału giętkiego o szerokości* w przybliżeniu dwa razy większej od wymiaru żłobka /10/ w kierunku obwodowym* który to materiał jest podłożony w przeciwległych żłobkach /10/ pod drut /7/* łączący każdorazowo dwa sąsiednie pasy pokrywające·
3. 3· Wieniec według zastrz»2* znamienny tym* że materiał giętki stanowi papier bakelizowany* który podczas pracy maszyny zostaje wyżarzony na popiół·

   149 863

   Fig.3a Fig.3b Fig.3c

   Pracownia Poligraficzna UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 1500 zł