[1]Предлагаемое изобретение относится к области энергомашиностроения, а именно турбостроения, конкретно, к направляющим аппаратам газовых турбин.
[2]Известен направляющий аппарат газовой турбины, содержащий корпус и направляющие лопатки, установленные в корпусе посредством фланцев, входящих в проточки корпуса (патент РФ №2297539, F01D 25/24).
[3]Недостатком данного устройства является сложность монтажа и, особенно, демонтажа направляющих лопаток, поскольку они собираются посредством тангенциальной заводки через плоскость горизонтального разъема. Коробление и пригары поверхностей, неизбежные в процессе эксплуатации, значительно усложняют процесс разборки.
[4]Известен направляющий аппарат газовой турбины, в котором направляющие лопатки устанавливаются с помощью осевой заводки, что упрощает процесс монтажа и демонтажа лопаток. Лопатки зафиксированы в направляющем аппарате в осевом и тангенциальном направлениях с помощью штифтов (патент РФ №2171380, F01D 9/00).
[5]Недостатком данного устройства является то, что лопатки могут проворачиваться относительно фиксирующих штифтов под воздействием газового потока, при этом фланцы лопаток заклиниваются в проточках обоймы, что может привести к появлению трещин и к усложнению демонтажа лопаток. В случае поломки фиксирующего штифта от воздействия газовых сил лопатка выпадает в проточную часть.
[6]Наиболее близким устройством к предлагаемому по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является направляющий аппарат газовой турбины типа ТА фирмы «Рустон и Хорнсби» с горизонтальным разъемом, содержащий корпус (обойму) из двух половин и сегменты (блоки) направляющих лопаток (Л.А.Шубенко-Шубин, Атлас конструкций и схем. Газотурбинные установки, Москва, «Машиностроение», 1976, стр.65-68, рис.1-169, 1-170). Каждый блок направляющих лопаток зафиксирован двумя штифтами. Между концами блоков направляющих лопаток предусмотрены зазоры для компенсации тепловых расширений.
[7]Такое устройство направляющего аппарата имеет следующие недостатки:
[8]- фланцы блоков направляющих лопаток могут заклиниваться в проточках обоймы от пригаров и короблений, неизбежных во время эксплуатации, что может привести к появлению трещин и к усложнению демонтажа блоков лопаток;
[9]- сложность сборки, необходимость сверления совместного отверстия в обойме и блоке лопаток, при этом сверление никелевых сплавов, из которых изготовлены блоки лопаток, очень трудоемко;
[10]- сложность разборки, связанная с демонтажем фиксирующего штифта, который необходимо высверливать.
[11]Задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение, являются:
[12]- повышение надежности соединения блоков направляющих лопаток с обоймой;
[13]- снижение трудоемкости сборки и разборки направляющего аппарата газовой турбины.
[14]Для решения поставленных задач направляющий аппарат газовой турбины с горизонтальным разъемом содержит обойму, состоящую из двух половин и блоки направляющих лопаток. Блоки направляющих лопаток объединены в секторы диафрагмы. Секторы диафрагмы установлены в вертикальную проточку верхней и нижней половин обоймы. Каждый сектор диафрагмы состоит из внешнего полукольца, имеющего проточки, и установленных в эти проточки посредством фланцев блоков направляющих лопаток. Блоки направляющих лопаток зафиксированы в осевом направлении относительно внешнего полукольца фиксирующим полукольцом, которое устанавливается со стороны вертикальных плоских поверхностей задних по потоку газа фланцев. При этом внешнее полукольцо и фиксирующее полукольцо соединены с помощью разъемного соединения.
[15]В тангенциальном направлении блоки направляющих лопаток зафиксированы с помощью шпонок.
[16]Таким образом, предлагаемое устройство направляющего аппарата позволяет решить поставленные задачи путем достижения следующих технических результатов, а именно:
[17]- повышение надежности соединения блоков направляющих лопаток с обоймой за счет объединения блоков направляющих лопаток в секторы диафрагмы и установки блоков лопаток во внешнее полукольцо с фиксацией блоков в осевом направлении фиксирующим полукольцом;
[18]- снижение трудоемкости сборки-разборки направляющего аппарата газовой турбины за счет разъемного соединения внешнего полукольца с фиксирующим полукольцом и установки секторов диафрагмы в вертикальную проточку обоймы.
[19]Новым в заявляемом изобретении по отношению к прототипу является объединение блоков лопаток в секторы диафрагмы. Секторы диафрагмы установлены в вертикальную проточку верхней и нижней половин обоймы. Каждый сектор диафрагмы состоит из внешнего полукольца, имеющего проточки, и установленных в эти проточки посредством фланцев блоков направляющих лопаток. Блоки направляющих лопаток зафиксированы в осевом направлении относительно внешнего полукольца фиксирующим полукольцом, которое устанавливается со стороны вертикальных плоских поверхностей задних по потоку газа фланцев. При этом внешнее полукольцо и фиксирующее полукольцо соединены с помощью разъемного соединения.
[20]Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию патентоспособности "новизна".
[21]Использование блоков направляющих лопаток, объединенных в секторы диафрагмы, установка секторов диафрагмы, состоящих из внешнего полукольца, в вертикальную проточку обоймы, известно из уровня техники (например, из учебника Трухний А.Д., Лосев С.М. «Стационарные паровые турбины», Москва, Энергоиздат, 1981, стр.99, рис.4.42) и применяется в паровых турбинах.
[22]Установка блоков направляющих лопаток в проточки посредством фланцев известна из уровня техники (например, из статьи А.С.Лебедева, И.С.Варламова, М.В.Рослякова «Энергетическая газотурбинная установка среднего класса мощности ГТЭ-65» - журнал «Электрические станции», 2007 г., №1, стр.19, рис.1, стр.21) и применяется в газовых турбинах.
[23]Анализ других отличительных признаков показал, что фиксация блоков направляющих лопаток в осевом направлении относительно внешнего полукольца фиксирующим полукольцом, установленным со стороны вертикальных плоских поверхностей задних по потоку газа фланцев и соединение внешнего полукольца с фиксирующим полукольцом с помощью разъемного соединения не выявлено из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».
[24]Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид направляющего аппарата газовой турбины, на фиг.2 представлен сектор диафрагмы ступени, на фиг.3 представлено сечение А-А, на фиг.4 представлено сечение Б-Б.
[25]Направляющий аппарат газовой турбины устроен следующим образом. Направляющий аппарат турбины имеет горизонтальный разъем и собирается из верхней и нижней половин обоймы 1, каждая из которых имеет вертикальную проточку 2, в которую устанавливается сектор диафрагмы (для нижней и верхней половины соответственно). Сектор диафрагмы состоит из внешнего полукольца 3, блоков направляющих лопаток 4, фиксирующего полукольца 5 и винтового соединения 6.
[26]На фиг.2 показан сектор диафрагмы в сборе.
[27]Сборка сектора диафрагмы происходит следующим образом: блоки направляющих лопаток 4 передним по потоку газа фланцем 7 и задним по потоку газа фланцем 8 заводятся в осевом направлении в проточки 9 внешнего полукольца 3. Блоки направляющих лопаток 4 фиксируются относительно внешнего полукольца 3:
[28]- в осевом направлении - с помощью фиксирующего полукольца 5, соединенного с внешним полукольцом 3 винтовым соединением 6;
[29]- в тангенциальном направлении - с помощью шпонок 10.
[30]Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод о том, что предложенное устройство технически реализуется.
[31]Следовательно, предлагаемое решение соответствует критерию патентоспособности изобретения "промышленная применимость".
