411214

О 11 ИО А Н И ЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскин Социалистицеских РеспубликЗав ое от авт, свидетельстваЧ. Кл, Е 01 с 1 5/1 2.7,1968 ( 1239940/24 явл с присоединением заяв осударственный комитеСовета Министров СССРпо делам изобретений риоритетпубликовано 15,1.1974. Бюллетень62-226.2/3(088,8) ткрытии бликования описания 16 Х.19 Авторызобретения Е. В. Майорский,иностранецК, Нойманая Демократическая Республика)и Б. М, Трояновскийна Ленина. энергетический инсти е ма явител осковскии орде АТКА РАБОЧЕГО КОЛЕСА ТУРБОМ Ы ерхняя 2 редельгаемой казана я для 25 реимуионной й кототороны30 Изобретение относится к турбостроению,Известны лопатки рабочего колеса турбомашины, например, для последних ступенейпаровой турбины большой мощности.Цель изобретения - повысить прочность и 5экономичность работы турбины. Для этого используют лопатку, на вогнутой поверхностипрофиля которой выполнен волнообразныйвыступ, плавно сопряженный двукратным изменением знака ее кривизны, Вершина волнообразного выступа отстоит от входной кромкина расстоянии, полученном по формуле1 ь макс: (0,5 - Озб)з 1 Й Рупитэ1 ь макс - расстояние вершины волнообразного выступа от входной кромки;б - хорда профиля,тт - угол установки профиля,На фиг. 1 изображены в сравнении в половина известной рабочей лопатки п ной длины и верхняя половина предла лопатки, обычное сечение; на фиг. 2 по предлагаемая лопатка.Предлагаемая лопатка ,используетс турбинной ступени большой веерности п щественно мощной паровой конденсац турбины, профили поперечных сечени рой отличаются от известных формой сдавления. На фиг. 1 совмещены три профиля одного из сечений лопатки с одинаковой площадью поперечного сечения. Профили А и Б - обычного типа, профиль В - предлагаемый, нового типа. Входной участок профиля нового типа в отличие от обычных профилей проектируется на оптимальный угол атаки, который определяется по данным теплового расчета (с учетом переменного режима).В отличие от профилей обычного типа сторона давления предлагаемого профиля выполняется с двукратным изменением кривизны. Контур стороны давления имеет волнообразный вид: входная часть профиля очерчена кривой аб, имеющей обычную вогнутость, в точке б знак кривизны изменяется и следует выпуклый участок бв, в точке в кривизна вторично меняет знак и до точки г контур профиля очерчен кривой, имеющей обычно принятую вогнутость.Все три участка стороны давления профиля могут очерчиваться дугами окружностей, лемнискатами, параболами и другими кривыми с плавно изменяющейся кривизной.Расстояние дд максимального утолщения профиля от входной кромки и форма выпук лого участка на стороне давления профиля выбираются так, чтобы за точкой д по поток межпрофильный канал сужался, В этом случае достигается благоприятное распределение3скоростей по стороне давления профиля. Положение и величина утолщения выбираютсятак, чтобы обеспечить рациональное положение центра тяжести профиля для формирования лопатки в целом,На фиг, 1 видно принципиальное отличиеформы сечения предлагаемой лопатки от известных,Профиль А спроектирован на оптимальныйугол атаки. Тем не менее решетка аэродинамически неоптимальна из-за нежелательно малого относительного шага 1= - (1 - шаг реБщетки, о - хорда профиля). Момент сопротивления этого профиля существенно нижетребуемого по условиям изгиба,Профиль Б спроектирован с требуемым моментом сопротивления. При этом отрицательный угол атаки очень велик, а также сохраняется неоптимальный относительный шаг решетки.Профиль В соответствует сечению предлагаемой лопатки. Он спроектирован на оптимальный угол атаки и имеет требуемый момент сопротивления. Решетка, составленнаяиз этих профилей, имеет оптимальный относительный шаг.Опыт проектирования лопатки предельнойдлины с профилями новой формы показывает,что отмеченные выше условия построения сечений лопатки не противоречивы и выполнение их легко обеспечивает конструированиелопатки, центры тяжести отдельных сеченийкоторой находятся на одном радиусе.Принципиально новым в предлагаемой конструкции является характерное для сеченийверхней половины лопатки перенесение местамаксимальных напряжений изгиба с кромокна поверхность профиля. Именно в этой частилопатки напряжения от изгиба максимальны.При этом повышается динамическая прочность лопатки, так как исключается влияниеместной концентрации напряжений, которая,как известно, вызывается кромками профиля.Поэтому можно при сохранении допускаемыхдинамических напряжений уменьшить толщину кромок, что повышает экономичность ступени. Для верхней половины рабочей лопатки пре.дельной длины характерны длинные и тонкиеслабо изогнутые профили, которые отличаются малыми моментами сопротивления,5 Сечение предлагаемой лопатки отличаетсязаметно повышенным моментом сопротивления при одинаковой площади, благодаря местному утолщению профиля при оптимальномшаге решетки,10 Следовательно, при прочих равных условияхнапряжения от изгиба и динамические напряжения в предлагаемой лопатке меньше, чем визвестных лопатках.Предлагаемая лопатка имеет плавно меняю 15 щиеся обводы. Все центры тяжести ее сечений располагаются на одном радиусе, отсутствует дополнительный изгиб от центробежных сил.Опыт проектирования и результаты экспери 20 ментального исследования предлагаемых профилей показывают, что местоположение вер-шины волнообразного выступа на стороне давления лопатки может быть определено по следующей формуле25 1 а макс - (05 - 06)ьЗ 1 П 1 уст Предмет изобретения301. Лопатка рабочего колеса турбомашины,например, для последних ступеней паровойтурбины большой мощности, отличающаясяя тем, что, с целью повышения прочности иэкономичности работы турбины, на вогнутойповерхности профиля выполнен волнообразный выступ, плавно сопряженный двукратнымизменением знака ее кривизны.2. Лопатка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем,40 что вершина волнообразного выступа отстоитот входной кромки на расстоянии, полученномпо формуле,1 ь макс - (0 Л - 0,6)1 з 1 п 1 устт45 где 1 ь макс - расстояние вершины волнообразного выступа от входной кромки,О - хорда профиля,руса - угол установки профиля,