Лопатка турбины
Лопатка турбины, включающая в себя стенку рабочей (7) поверхности, а также стенку (8) засасывающей поверхности, которые собранны вместе при помощи, по меньшей мере, одного соединительного элемента (9, 10).
Предметом настоящей полезной модели является лопатка турбины и способ ее изготовления.
Показанная в сечении на фиг.1 лопатка 1 турбины обычно содержит рабочую поверхность или сторону 2, а также засасывающую поверхность 3. У полой лопатки рабочая поверхность 2 и засасывающая поверхность 3 образуют полость 6. Рабочая поверхность 2 является поверхностью, на которую подается текучая среда под давлением, например, пар, в случае паровой турбины, а засасывающая поверхность 3 является поверхностью низкого давления лопатки. Рабочая поверхность 2, в целом, имеет меньшую степень изогнутости, чем засасывающая поверхность 3.
Рабочая поверхность 2 и засасывающая поверхность 3 соединены по ходу спереди у передней кромки 4, которая, в целом, имеет закругленную форму, и соприкасаются по ходу сзади, у задней кромки 5, которая, в целом, является узкой и прямой частью лопатки 1. Термины по ходу спереди и по ходу сзади относятся к направлению циркуляции текучей среды в рабочей компоновке турбины.
Известен способ изготовления подобной лопатки путем приваривания рабочей поверхности к засасывающей поверхности у передней кромки, а также у задней кромки. Подобный способ требует, чтобы рабочая поверхность и засасывающая поверхность очень точно подгонялись друг к другу у передней кромки, а также у задней кромки, что приводит к необходимости использования сложного этапа сварки и специальных режущих средств, делая данный способ длительным и сложным.
Цель настоящей полезной модели заключается в устранении подобных недостатков.
Полезной моделью, в частности, предлагается способ изготовления лопатки турбины, который позволяет, в частности, устранить подобные проблемы подгонки.
Предметом полезной модели, таким образом, является лопатка, получаемая с использованием этапов сборки стенки рабочей поверхности со стенкой засасывающей поверхности при помощи соединительного элемента. Предметом, в частности, является лопатка турбины, содержащая стенку рабочей поверхности, а также стенку засасывающей поверхности, которые соединены посредством, по меньшей мере, одного соединительного элемента.
Лопатка может быть полой лопаткой, у которой рабочая поверхность и засасывающая поверхность образуют полость. Полые лопатки более легкие, а для их изготовления требуются меньше материала.
Предметом полезной модели также является способ изготовления лопатки турбины.
Способ по полезной модели заключается в сборке стенки рабочей поверхности со стенкой засасывающей поверхности при помощи соединительного элемента.
Под термином «соединительный элемент» в том смысле, в котором он используется в данной полезной модели, понимается элемент, отличный от стенки рабочей поверхности и стенки засасывающей поверхности, который не является материалом для скрепления двух стенок и который позволяет окончательно сформировать рабочую поверхность и засасывающую поверхность лопатки после его сборки со стенкой рабочей поверхности и стенкой засасывающей поверхности.
Использование соединительного элемента позволяет перенести неточности при подгонке стенок на упомянутый соединительный элемент. Таким образом, при сборке не нужно точно подгонять стенки рабочей и засасывающей поверхностей.
Стенки рабочей и засасывающей поверхностей могут собираться с соединительным элементом или элементами у передней кромки и/или у задней кромки лопатки.
Каждый соединительный элемент может иметь форму, которая образует, по меньшей мере, одну полость между соединительным элементом и стенками рабочей и засасывающей поверхностей при сопряжении соединительного элемента со стенками рабочей и засасывающей поверхностей. Таким образом, можно компенсировать неточности при подгонке стенок рабочей и засасывающей поверхностей за счет использования в каждой полости скрепляющего материала, обычно материала шва.
Каждый соединительный элемент может собираться со стенкой рабочей поверхности и стенкой засасывающей поверхности при помощи сварки.
Передняя кромка может быть образована при помощи переднего соединительного элемента, содержащего область для соединения со стенкой рабочей поверхности, а также область для соединения со стенкой засасывающей поверхности.
Задняя кромка может быть образована при помощи заднего соединительного элемента, являющегося продолжением стенок рабочей и засасывающей поверхностей.
Передняя кромка и задняя кромки, каждая, могут быть образованы при помощи соединительного элемента.
Способ может содержать следующие дополнительные этапы:
а) этап, на котором первая стенка, стенка рабочей или засасывающей поверхности, располагается вблизи соединительного элемента, расположенного у передней кромки и/или соединительного элемента, расположенного у задней кромки,
b) этап, на котором вторая стенка располагается вблизи соединительного элемента или элементов, расположенных подобным образом, а также
c) этап, на котором стенки рабочей и засасывающей поверхностей собираются с соединительным элементом или элементами при помощи скрепляющего материала.
Способ может включать в себя, между этапами а) и b), а также между этапами b) и с) этап, на котором помещаемая стенка предварительно скрепляется с каждым соединительным элементом.
Наконец, предмет полезной модели относится к использованию вышеописанного способа изготовления неподвижной лопатки паровой турбины.
Другие признаки и преимущества настоящего полезной модели станут более очевидны из следующего описания, предлагаемого в качестве иллюстративного, а не ограничивающего примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:
- на фиг.1, уже рассмотренной ранее, показан вид в сечении лопатки турбины из предшествующего уровня техники,
- на фиг.2 показан вид в сечении лопатки по полезной модели.
- на фиг.3 показан вид в перспективе части лопатки, и
- на фигурах с 4А по 4С изображены различные этапы способа изготовления лопатки по полезной модели.
Лопатка 1, изображенная на фигурах 2 и 3, у которой элементы, идентичные элементам, показанным на фиг.1, обозначены теми же ссылочными позициями, содержит рабочую поверхность 2, а также засасывающую поверхность 3, которые соединены между собой у передней кромки 4 и задней кромки 5.
Согласно полезной модели лопатка образована путем сборки стенки 7 рабочей поверхности и стенки 8 засасывающей поверхности, по меньшей мере, с одним соединительным элементом 9, 10. После их сборки, стенки 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей полых лопаток, которые обычно изготовлены из стального листа, могут образовывать полость 6.
Передняя кромка 4 образуется после сборки торцов стенок 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей, расположенных у передней кромки 4, с передним соединительным элементом 9. Точно также задняя кромка 5 образуется после сборки торцов стенок 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей, расположенных у задней кромки 5 с задним соединительным элементом 10. Соединительные элементы 9, 10 также могут быть изготовлены из стали. Соединительные элементы 9, 10 соединяются с рабочей 2 и засасывающей поверхностями при помощи скрепляющего материала 11, например, материала шва.
Соединительный элемент 9, расположенный у передней кромки 4, например, имеет сечение в форме пробки от шампанского. Оно содержит, как изображено, в частности, на фиг.3, где материал 11 шва не показан, поверхность 9А, с которой соединяется стенка 7 рабочей поверхности, а также поверхность 9В, с которой соединяется стенка 8 засасывающей поверхности. Скошенная форма торцов стенки 7 рабочей поверхности и стенки 8 засасывающей поверхности, расположенных у передней кромки 4, образует с каждой из поверхностей 9А, 9В полость 12, в которую вставляется соединительный элемент 9. Таким образом, создаются две области, которые могут быть заполнены материалом шва для соединения стенок 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей с передним соединительным элементом 9. Таким образом, формируется передняя кромка 4, по существу, с непрерывной внешней поверхностью, без выступов.
Соединительный элемент 10, расположенный у задней кромки 5, может иметь удлиненную форму, сужающуюся к торцу, удаленному от стенок 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей. Торец заднего соединительного элемента 10, расположенный у стенок 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей, может иметь двойной скос, таким образом, чтобы он образовывал две области 13, которые могут заполняться материалом 11 шва.
По варианту осуществления, изображенному на фигурах 2 и 3, рабочая поверхность 2, соответственно, образована за счет соединения стенки 7 рабочей поверхности с частями соединительных элементов 9, 10, расположенных со стороны стенки рабочей поверхности. Точно также, засасывающая поверхность 3 образована за счет соединения стенки 8 засасывающей поверхности с частями соединительных элементов 9, 10, расположенных со стороны стенки засасывающей поверхности.
Далее один из вариантов осуществления способа изготовления лопатки турбины будет рассмотрен более подробно со ссылкой на фигуры с 4А по 4С, на которых схематично показано образование передней кромки 4, а также задней кромки 5 лопатки 1.
На первом этапе одна из стенок 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей лопатки 1, например, стенка 7 рабочей поверхности, помещается рядом с описанным выше передним соединительным элементом 9 и задним соединительным элементом 10, как это показано на фиг.4А. Стенка 7 рабочей поверхности устанавливается у передней кромки 4 на поверхности 9А для соединения с передним соединительным элементом 9.
Затем стенка 7 рабочей поверхности прихватывается сварным швом с передним соединительным элементом 9 и задним соединительным элементом 10. Прихватка сварным швом - это операция перед сваркой, которая заключается в закреплении свариваемых кромок в нужном положении при помощи отдельных и разнесенных на достаточное расстояние сварных точек 14.
На втором этапе, стенка 8 засасывающей поверхности помещается рядом с передним соединительным элементом 9 и задним соединительным элементом 10, как это показано на фиг.4В.
Точно также как и стенка 7 рабочей поверхности, стенка 8 засасывающей поверхности прихватывается сварным швом с передним соединительным элементом 9 и задним соединительным элементом 10 при помощи сварных точек 14.
На третьем этапе, как это изображено на фиг.4С, стенка 7 рабочей и 8 засасывающей поверхностей и соединительные элементы 9, 10 собираются за счет заливки материала 11 шва в полости 12, 13.
Способ может завершаться шлифовкой сварных швов и полированием поверхности лопатки, а также проверкой того, что задняя кромка прямая и возможно ее выпрямлением.
Хотя способ был описан с использованием двух элементов, можно также формировать лишь одну кромку при помощи одного соединительного элемента.
Лопатка, получаемая при помощи данного способа, может использоваться в турбинах любого типа и, в частности, в паровой турбине.
Турбины, и, в частности, паровые турбины, обычно содержат ротор и статор, а также множество ступеней, каждая из которых содержит узел из неподвижных лопаток, за которым следует узел из подвижных лопаток, вращающихся вместе с ротором. Узел из неподвижных лопаток предназначен для отклонения и ускорения пара перед его подачей на подвижные лопатки.
Способ по полезной модели может использоваться для изготовления лопаток, предназначенных для использования в узлах из неподвижных лопаток турбины, в частности, для изготовления полых лопаток, предназначенных для модулей низкого давления. Полезная модель может быть применима для турбин любого типа, и, в частности, для паровых турбин.
1. Лопатка (1) турбины, содержащая стенку (7) рабочей поверхности, а также стенку (8) засасывающей поверхности, соединенные между собой посредством, по меньшей мере, одного соединительного элемента (9, 10).
2. Лопатка (1) по п.1, отличающаяся тем, что стенки рабочей (7) и засасывающей (8) поверхностей связаны с соединительным элементом или элементами (9, 10) у передней кромки (4) и/или задней кромки (5) лопатки (1).
3. Лопатка (1) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что каждый соединительный элемент (9, 10) имеет форму, которая образует, по меньшей мере, одну полость (12, 13) между соединительным элементом (9, 10) и стенками рабочей (7) и засасывающей (8) поверхностей при сопряжении соединительного элемента (9, 10) со стенками рабочей (7) и засасывающей (8) поверхностей.
4. Лопатка (1) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что каждый соединительный элемент (9, 10) связан со стенкой рабочей (7) поверхности и стенкой засасывающей (8) поверхности при помощи сварки.
5. Лопатка (1) по п.2, отличающаяся тем, что передняя кромка (4) образована при помощи переднего соединительного элемента (9), содержащего область (9А) для соединения со стенкой рабочей (7) поверхности, а также область (9В) для соединения со стенкой засасывающей (8) поверхности.
6. Лопатка (1) по п.2, отличающаяся тем, что задняя кромка (5) образована при помощи заднего соединительного элемента (10), являющегося продолжением стенок рабочей (7) и засасывающей (8) поверхностей.
7. Лопатка (1) по п.2, отличающаяся тем, что передняя кромка (4) и задняя кромка (5) каждая образованы при помощи соединительного элемента (9, 10).
8. Лопатка (1) по п.5, изготовленная с использованием следующих этапов:
a) этап, на котором первая стенка (7, 8), стенка рабочей (7) поверхности или стенка засасывающей (8) поверхности располагается вблизи соединительного элемента (9) у передней кромки (4) и/или соединительного элемента (10) у задней кромки (5),
b) этап, на котором вторая стенка (7, 8) располагается вблизи соединительного элемента или элементов (9, 10) подобным образом, а также
c) этап, на котором стенки рабочей (7) и засасывающей (8) поверхностей собираются с соединительным элементом или элементами (9, 10) при помощи скрепляющего материала (11).
9. Лопатка (1) по п.8, отличающаяся тем, что между этапами а) и b), а также между этапами b) и с) осуществлен этап, на котором стенка (7, 8), расположенная у каждого соединительного элемента (9, 10), предварительно скрепляется.
