Охлаждаемая лопатка газовой турбины

 

Использование: в транспортном машиностроении для газовых турбин авиационных двигателей. Сущность изобретения: при работе турбины охлаждающий воздух поступает в область пера 1, проходит по каналам 4, охлаждает лопатку и выбрасыввается из нее. Ориентация ребер 2 и 3, введение радиального ребра 5 и V-образных перегородок 6 позволяет рационально распределить потоки охладителя по каналам лопатки. 2 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в газовых турбинах авиационных двигателей.

Известна охлаждаемая лопатка газовой турбины, содержащая полое перо, на внутренней поверхности которого размещены продольные ребра [1] Наиболее близкой к изобретению является охлаждаемая лопатка, содержащая полое перо, в зоне выходной кромки которого размещены наклонные ребра, наклоненные со стороны корыта и спинки в противоположных направлениях и контактирующие торцами между собой [2] Однако эта охлаждаемая лопатка характеризуется недостаточным уровнем интенсивности охлаждения и нерациональным распределением охладителя по каналам пера, не учитывающим распределение коэффициента теплоотдачи от газа по внешней поверхности пера лопатки.

Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности охлаждения лопатки газовой турбины путем рационального распределения потоков воздуха по охлаждающим каналам лопатки, что позволяет выравнять температурное поле и снизить термические напряжения.

Технический результат достигается тем, что в охлаждаемой лопатке газовой турбины, содержащей полое перо, на внутренней поверхности корыта и спинки которого выполнены наклонные, параллельные ребра, контактирующие торцами между собой с образованием перекрещивающихся каналов в виде матрицы для прохода охлаждающей среды, перо снабжено радиальным ребром, размещенным в его корневой зоне, продольным коллектором, выполненным в центральной зоне пера и разделяющим матрицу на входную сужающуюся к периферии пера и выходную расширяющуюся зоны, V-образными глухими перегородками, размещенными в выходных сечениях каналов входной зоны матрицы вдоль коллектора, причем ребра, размещенные на спинке и корыте пера, наклонены под острым и тупым углами соответственно относительно продольной оси турбины, ориентированной по направлению движения газа.

Такое выполнение охлаждаемой лопатки позволяет повысить эффективность ее охлаждения, выравнять температурное поле и снизить термические напряжения в лопатке.

На фиг. 1 показана охлаждаемая лопатка со вскрытой спинкой; на фиг. 2 узел I на фиг. 1.

Охлаждаемая лопатка газовой турбины содержит полое перо 1 на внутренней поверхности корыта которого выполнены наклонные ребра 2, на внутренней поверхности спинки-ребра 3. Ребра 2 и 3 выполнены наклонными, параллельными, контактирующими торцами между собой с образованием перекрещивающихся каналов 4 в виде матрицы для прохода охлаждающей среды. Перо 1 снабжено радиальным ребром 5, размещенным в его корневой зоне, и V-образными перегородками 6. Размещенные на спинке пера 1 ребра 3 наклонены к продольной оси турбины, ориентированной по направлению движения газа под острым углом, а размещенные на корыте пера 1 ребра 2 наклонены под тупым углом. В центральной зоне пера 1 выполнен продольный коллектор 7, разделяющий матрицу на входную сужающуюся к периферии пера 1 и выходную расширяющуюся зоны, причем V-образные перегородки 6 размещены в выходных сечениях каналов 4 входной зоны вдоль коллектора 7.

При работе турбины охлаждающий воздух поступает в полость пера 1, проходит по каналам 4, охлаждает лопатку и выбрасывается из нее. При этом предлагаемая ориентация ребер 2 и 3, введение радиального ребра 5 и V-образных перегородок 6 позволяет рационально распределить потоки охладителя, создать направленное течение к зоне входной кромки пера 1 с перепусками в коллектор 7 по каналам 4, размещенным между перегородками 6, и таким образом эффективно охладить переднюю матрицу, сужение которой к периферии пера 1 эквивалентно перепуску воздуха, а также собрать воздух в коллекторе 7 для равномерного охлаждения выходной зоны матрицы пера 1.

Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения лопатки, снизить температурную неравномерность в профильных и поперечных сечениях пера 1, а также термические напряжения в лопатке.

Формула изобретения

ОХЛАЖДАЕМАЯ ЛОПАТКА ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащая полое перо, на внутренней поверхности корыта и спинки которого выполнены наклонные параллельные ребра, контактирующие торцами между собой с образованием перекрещивающихся каналов в виде матрицы для прохода охлаждающейся среды, отличающаяся тем, что перо снабжено радиальным ребром, размещенным в его корневой зоне, продольным коллектором, выполненным в центральной зоне пера и разделяющим матрицу на входную сужающуюся к периферии пера и выходную расширяющуюся зоны, V-образными перегородками, размещенными в выходных сечениях каналов входной зоны матрицы вдоль коллектора, причем ребра, размещенные на спинке и корыте пера, наклонены под острым и тупым углами соответственно к продольной оси турбины, ориентированной по направлению движения газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2