Ступень-сепаратор

(51 4 ь 4 О 1 О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1657673, кл. Р 01 О 25/32, 1989.(57) Использование: в турбостроении, преимущественно во влажнопаровых турбинахИзобретение позволяет повысить сепарирующую способность ступени. Сущность изоИзобретение относится к турбиностроению и может быть использовано во влажнопаровых турбинах.Известна ступень-сепаратор, содержащая сопловой и рабочий аппараты с сопловыми и рабочими криволинейными профилирова н н ы ми ло патк а ми, последние из которых имеют точки перегиба в поперечном сечении. Данная конструкция ступени-сепаратора имеет рабочие лопатки с большой смачивающей поверхностью и обеспечивающие многократный . поворот потока пара в межлопаточных каналах, что определяет ее повышенную сепарирующую способность. Рабочие лопатки здесь установлены на роторе турбины и вращаются с большой окружной скоростью, Зто определяет большую силу взаимодействия капель влаги с поверхностью рабочих лопаток, При сильном ударе капли влаги будут дробиться и унобретения: ступень с двухъярусными рабочими лопатками снабжена установленным в корпусе подшипником, на котором закреплены лопатки верхнего яруса, расположенные над лопатками нижнего яруса с возможностью вращения относительно последйего. Лопатки нижнего яруса работают как обычные турбинные лопатки, а лопатки верхнего яруса вращаются с небольшой скоростью, капли влаги на них не дробятся и образуют устойчивую пленку, которая отбрасывается центробежными силами к периферии и через канал в бандаже поступает во влагоулавливающую камеру. 3 ил,ситься потоком пара иэ межлопаточных каналов рабочих лопаток,Данные .обстоятельства ограничивают эффективность такой конструкции ступени- сепаратора.Известна также ступень-сепаратор, содержащая сопловой и рабочий аппараты с лопатками, которые у последнего выполнены из криволинейных пластин, имеющих в поперечном сечении по меньшей мере две точки перегиба. Рабочий аппарат в данной ступени-сепараторе выполнен свободновращающимся с размещением его подшипников на роторе турбины.Конструкция такой ступени-сепаратора из;за небольшой скорости вращения рабо чих лопаток обладает большой эффективностью осаждения крупнодисперсной влаги на поверхность рабочих лопаток.Однако вследствие различия углов натекания паровой и жидкой фаз в относитель 1745985ки,При этом капли попадают на вогнутую 10 поверхность волнообразного профиля лопаток верхнего яруса. Соответственно созда 20 25 ЗО ном движении нз лопатки рабочего аппарата крупнодисперсная влага входит в рабочий аппарат со значительными углами атаки. Соответственно крупнодисперсная влага ударяется о выпуклую поверхность 5 входной части рабочих лопаток, дробится на более мелкие капли и уносится потоком пара из межлопзточных каналов, не успевая осесть на поверхность лопаток и быть отсепарированной, Кроме того, размещение подшипников рабочего аппарата на ротоое турбины ограничивает уменьшение окружной скорости рабочих лопаток ступени-сепаратора, Указанные причины ограничивают эффективность сепарирую щей способности, такой ступени-сепаратора.Известна ступень-сепаратор, содержащая сопловой и рабочий аппараты с сопловыми и рабочими лопатками. Рабочие лопатки установлены на роторе и выполнены с переходом от.турбинного профиля в нижних сечениях.к волнообразному профилю на периферии проточной части. Вогнутая поверхность входного участка волнообразного профиля ориентирована по направлению вращения ротора. В известной конструкции ступени-сепаратора крупнодисперсная влага, которая. концентрируется у периферии проточной части, попадает на вогнутую поверхность входного участка волнообразного профиля рабочей лопатки. Это способствует осаждению влаги на поверхность лопатки и ее сепарации. 3Однако иэ-эа высокой скорости вращения рабочих лопаток сила удара капель о поверхность лопаток будет большой, что приведет к их дроблению и уносу потоком пара из межлопэточных каналов, Данное 4 обстоятельство определяет недостаточно высокую эффективность сепарации влаги в известной ступени-сепараторе.Цель изобретения - повышение сепзрирующей способности ступени-сепаратора. 4Указанная цель достигается тем, что в студени-сепараторе, содержащей размещенные в корпусе сопловые лопатки и двухъярусные рабочие лопатки, нижний ярус которых установлен на роторе и имеет 5 турбинный профиль лопаток, вогнутая поверхность которых ориентирована против направления вращения ротора, а лопатки верхнего яруса имеют бандаж и волнообразный профиль, вогнутая поверхность 5 входного участка которого ориентирована по направлению вращения ротора, ступень снабжена установленным в корпусе подшипником, на котором закреплены лопатки верхнего яруса, расположенные над лопатками нижнего яруса с воэможностью вращения относительно последнего.Применение предлагаемой конструкции ступени-сепаратора обеспечивает вращение рабочих лопаток верхнего яруса с малыми окружными скоростями (0=20-30 м/с), за счет чего значительно уменьшается сила удара капель о поверхность лопатются благоприятные условия для оседания капель на поверхность рабочих лопаток верхнего яруса без их дробления. Осевшие капли влаги под действием центробежных сил двигаются к периферии и отводятся через влагоотводящие каналы в бандаже во,влагоулавливающие камеры, расположенные в корпусе турбины. Отмеченные обстоятель. ства обеспечивают повышение сепарирующей способности ступени-сепаратора и за счет этого повышается экономичность работы влажнопаровой турбины На фиг, 1 изображена ступень-сепаратор, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 и треугольники скоростей для пара на входе в рабочие лопатки нижнего яруса; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 и треугольники скоростей для пара и влаги на входе в рабочие лопатки верхнего яруса.Ступень-сепаратор содержит размещенные в корпусе 1 сопловые лопатки 2, двухъярусные рабочие лопатки с лопатками 3 нижнего яруса и лопатками 4 верхнего яруса. Лопатки 3 нижнего яруса установлены на роторе 5 и имеют турбинный профиль 6, вогнутая поверхность 7 которого ориентирована против направления вращения ротора. Лопатки 4 верхнего яруса имеют бандаж 8 и волнообразный профиль 9, вогнутая поверхность 10. входного участка которого ориентирована по направлению вращения ротора. Ступень-сепарзтор снабжена установленным в корпусе 1 подшипником 11, на котором закреплены лопатки 4 верхнего яруса, расположенные над лопатками 3 нижнего яруса и имеющие возможность вращения относительно лопаток 3 нижнего яруса, В бандаже В лопаток 4 верхнего яруса выполнен влагоотводящий канал 12. В корпусе 1 сделаны влагоулавливзющие камеры 13 и 14,Ступень-сепаратор работает. следующим образом.Рабочий пар выходит из сопловых лопаток 2, входит в двухъярусные рабочие лопатки с лопатками 3 нижнего яруса и лопатками 4 верхнего яруса, Лопатки 3 нижнего яруса, где проходит пар с малым содержанием влаги, работают как обычные турбинные лопатки. На периферии, в зоне максимальной концентрации влаги в паре, профиль 9 лопаток 4 верхнего яруса имеет повышенную сепарирующую способность, что объясняется следующими причинами: за счет волнообразного профиля 9 увеличивается активная смачивающая поверхность лопаток 4 верхнего яруса, капли влаги, двигаясь в относительном движении со скоростью вв, попадают на вогнутую поверхность 10 входного участка профиля 9 по касательной к данной поверхности, крепление лопаток 4 верхнего яруса на подшипнике 11 обеспечи вает их вращение с небольшой окружнойскоростью, за счет чего капли влаги попадая на поверхность профиля 9, не дробятся, а оседают, образуя пленку, Ориентация вогнутой поверхности 10 входного участка профиля 9 лопаток 4 верхнего яруса 4 по направлению вращения ротора создает условия для входа влаги на поверхность 10 в направлении, близком к касательной к этой поверхности, что также способствует образованию.устойчивой пленки влаги. Осевшая влага отбрасывается центробежными силами к периферйи и через влагоотводящий канал 12 с бандажа 8 попадает во влагоулавливающие камеры 13 и 14,5Формула изобретения Ступень-сепаратор, содержащая размещенные в корпусе сопловые лопатки и двухъярусные рабочие лопатки, нижний 1 О ярус которых установлен на роторе и имееттурбинный профиль лопаток, вогнутая поверхность которых ориентирована против направления вращения ротора, а лопатки верхнего яруса имеют бандаж и волнооб-.15 разный профиль, вогнутая поверхностьвходного участка которого ориентирована по направлению вращения ротора, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения сепарирующей способности, ступень снабжена 20 установленным в корпусе подшипником, накотором закреплены лопатки верхнего яруса, расположенные над лопатками нижнего яруса с воэможностью вращения относительно последнего,251745985 А-А г.8 едактор Н. Тупиц роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ Г 376 ВНИИПИ Го Составитель А. Петров ехред М.Моргентал Корректор А. Осауленко Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5