Двухпоточное рабочее колесо

Опубликовано 15.07,80. Бюллетень26Дата опубликования описания 25,07.80 оо делам изобретений н открытий(72) Авторы изобрРТРния М. Б. Биржаков и И. И. Кириллов Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина(54) ДВУХГ 1 ОТОЧНОЕ РАБОЧЕЕ КОЛЕСО Государственный комитет (23) П риоритет -Изобретение относится к области турбостроения, а именно к двухпоточным радиально-осевым ступеням турбин, работающих на двухфазной рабочей среде, например на влажном паре.Известно двухпоточное рабочее колесо радиально-осевой ступени турбины, состоящее из центральной радиальной решетки и расположенных с обеих сторон от нее концевых осевых решеток 11. Лопатки радиальной решетки установлены параллельно оси колеса и образуют двухрядную рабочую 1 О решетку, в которой проточные каналы левого и правого направлений расположены в различных поперечных сечениях. Такое колесо. не обладает сепарационной способностью и имеет недостаточную механичес 15 кую прочность для установки покрывных дисков при высоких окружных скоростях, что обуславливает невысокую аэродинамическую эффективность колеса.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является двухпоточное 20 рабочее колесо радиально-осевой ступени турбомашины, содержащее входную однорядную радиальную решетку лопаток, расположенных поочередно с положительным и 2отрицательным углом наклона к оси колеса (зигзагообразно) и образующих чередующиеся проточные каналы левого и правого направлений. Лопатки радиальной решеткиимеют винтовую форму 21.Такое колесо имеет сравнительно невысокую сепарационную способность, сложную и нетехнологичную конструкцию, а также недостаточную аэродинамическую эффективность, обусловленную неблагоприятной формой межлопаточных каналов и отсутствием осевых выходных решеток.Целью изобретения является улучшение сепарационной способности, технологичности и аэродинамической эффективности колеса.Укаэанная цель достигается тем, что наклонные лопатки радиальной решетки имеют плоскую или цилиндрическую форму и соединены друг с другом плоскими поперечными перемычками. Внутри каждого проточного канала установлены дополнительно осевые лопатки, радиусы входных кромок которых меньше радиусов входных кромок наклонных лопаток и возрастают в направлении рращения колеса. С обеих сторон радиаль 1 той решетки дополнительно установлены вых(лице 01,1.В 14 е 1 ец 1 етки, лопатки кот)рих цлднцо снр 11 К)гс 51 с перемычками между ндклоцньми лоцдткдми ц торцами осевых лопдГк, 1 д лопдткдх рдлиальцой и осевых решсг 1 ОК,гут б) ) ь уста подлецы покрывные диски. 511 д фиг. 1 цзоГО)р)жено оабочее колесо и примыкающие к нему элемеигты ступеци влажцопаровгй турбйцы, продольный разрез ло Л - А; ца фиг. 2 - развертка радиальной и осевых решеток рабочего колеса (вид с перифериц ступени).10Колесо содер)кит несущий диск 1, на котором укрглсчы наклонные 2, 3 и осевые 4 лопатки входной рдлцдльцой решетки. Лопатки 2, 3 установлены симметрично оси колеса пол утлом с, ц 41 = - сК соответственно, Они имеют плоскую цли цилш 1 дрнческук) пространственную,форму и попарцо соединены мсжлу собой пл н кими цоперечцими перемычками Г, Обрдзуя зцгзагГГбрзлу 5 Оленр 5 лцун) 1 кшц Ну с чс 1)луюцимис 51 прот)5 ы.;1 н кдн 1 лдмп лсвОГО ц п 1)дВОГО иди 11 ллец; УОл л нелепо(брз:3 цо Оцбцрдть В пределдх 2646.Внутри каждого прото шого канала между цдклолцыми лонаткдмц 2, 3 установлены олцд пли несколько лополнцтельньх осевых лг)пдток 4, радиусы 1(2 вхОлцлх кромок КО. торых мецьше радиусов Г 1 входных кромок лопаток 2, 3. В этом случае если в одном проточном канале установлено несколько Осев,1 х л(11 ток ), 111 дцус Ц каждой посл.лукиной 1 и) цдпрдвлешио пращени) зО осецой лопатки больше, чем у предыдущей.1;. обеих сторон рддиальной решетки лопаток 2, 3 установлены выходные осевые решетки, Образованные чередуюцимцся тонкоелымн 6 и толстотелымн 7 лопатками. ,1 опатки 6 плавно сопрягаются с торцами осе уд В 1,х лондОк 4 радиальной решетки, а лопатки 7с перемычками 5. На боковых кромках )ОцдОк 2 - .4, 6, 7 установлены локрьцице диски 8.Нд периферии ступеци перел ралиальной 40 решеткой рабочего колеса установлен сопловой аппарат 9 с безлолаточным конфузо. ром 10, в боковых стенках которого с обеих сторон колеса выполнены улавливающие щели 11, сообщающиеся со сборными камерами 12.45Радиальная решетка лопаток 2 - 4 расположена симметрично относительно конфузора 10.Поток. рабочей среды, содержащий не- газообразные примеси, например влажный зо пар, поступает через сопловой аппарат 9 ц безлопаточный конфузор 1 О во входную часть радиальной рабочей решетки, где частицы примесей, обладающие меньшей скоростью, чем основной поток, ударяются о наклонные поверхности лопаток 2, 3, при-обретают осевую скорость и отбрасываютсЖ к покрывным дискам 8. Пол действием цент. робежных сил частицы скользят по внутреиней поверхности дисков 8, сбрасываются в безлоцаточный коцфузор и улавливаются целями 1, через которые отводятся в сбор. цые камеры 12.Осевые лопатки 4 располагаются ниже траектории лвижения отбрасываемых частиц и не испытывают существенцого эрозионного износа благоларя тому, что их входные кромки имеют меньший радиус, чем кромки лопаток 2, 3, Наклоц лопаток 2, 3 к оси колеса обеспечивает снижение нормальной составляюцей скорости ударяющихся о цих частиц и, следовательно, уменьшение эрозионного износа лопаток.После сепарации примесей во входной зоне радиальной решетки поток рабочей среды проходит через каналы трапецеидального поперечного сечения между лопатками 2 - 4, поворачивается в них и поступает в выходные решетки лопаток 6, 7, Установка осевых лопаток 4 и сопряженных с ними тоцкотелых лопаток 6 позволяет оптимизировать шаг решеток без увеличения их ширицы, устрдцить эффект дцффузорности и цердвцомерцость потока нд выходе из рабочего колеса.Высокая сепарациоцная способность, простота конструкции и аэродинамическая эффективность описанного радиально-осевого рабочего колеса позволяют использовать его в рдзделительцых ступенях двухпоточцых цилиндров низкого давления мощных Влажцопаровых турбин, что приводит к повыц)ению экоцомичцости и надежности последующих осевых ступеней ц цилиндра в целом.формула изобретения1. Двухпотоиное рабочее колесо радиально-осевой ступени турбома шины, преимущественно влажнопаровой турбины, содержащее входную однорядную радиальную решетку лопаток, расположенных поочерелно с положительным и отрицательным углом наклона к оси колеса и образующих чередующиеся проточные каналы левого и правого направления, отличающееся тем, что, с целью улучшения селарационной способности, технологичности и аэродинамической эффективности колеса, наклонные лопатки имеют плоскую или цилиндрическую форму и соединены друг с другом плоскими поперечными перемычками, внутри каждого проточного канала установлены дополнительно осевые лопатки, радиусы входных кромок последних меньше радиусов входных кромок наклонных лопаток ц возрастают в, направлении вращения колеса, а с обеих сторон радиальной решетки лополнительно установлены выходные осевые решетки, лопатки которых плавно сопрягаются с перемычками между наклонными лопатками и торцами осевых лопаток.748020 2. Колесо по п. 1, отличающееся тем,что на лопатках раднальноЯ и осевых ре.щеток установлены покрывные диски.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР30825, кл. Р О О 5/34, 1971. 2. Патент Великобритании Ж 1036486,кл, РС, опублнк. 963 (прототип).СоставительТехред К, ШуТираж 583 рственнаго к зобретений и Ж - 35, Рву шсэ, г. Ужгоро Редактор Т. ОрловскаяЗаказ 4202/22ЦНИИПИ Госудпо делам и113035, Москва.Филиал ППП Патен А. Фридрихфрич КорректорПодписноеомитета СССРоткрытийкая иаб., д. 4/5д, ул. Проектиая, 4 Коста