Турбина газотурбинного двигателя
Турбина газотурбинного двигателя содержит основные диски с охлаждаемыми рабочими лопатками и промежуточные диски, включающие обод с осевым выступом. В осевом выступе обода напротив каждой рабочей лопатки выполнен канал, образующая поверхности периферийной части которого расположена тангенциально образующей внутренней поверхности обода, имеющей форму дуги окружности, и направлена в сторону проточной части двигателя. Такое выполнение турбины приводит к повышению надежности ее работы путем исключения загрязнения обода промежуточного диска охлаждающим воздухом. 2 ил.
Изобретение относится к области турбиностроения.
Известна турбина газотурбинного двигателя, ротор которой содержит тепловой экран между дисками первой и второй ступеней, выполненный в виде одного промежуточного диска [1]. Недостатком данной конструкции является низкая надежность, обусловленная недостаточной прочностью теплового экрана. Известна двухступенчатая турбина высокого давления с основными и промежуточными дисками, ободная часть которого имеет сложную криволинейную форму. Воздух, идущий на охлаждение 2-ой рабочей лопатки, подается через канал между осевым выступом обода промежуточного диска и выступом основного диска [2] . Однако, под действием центробежных сил загрязняющие частицы, которые несет с собой воздух, поступающий на охлаждение 2-ой рабочей лопатки, задерживаются и скапливаются в вогнутой части обода изнутри промежуточного диска. В результате этого наблюдается неравномерное охлаждение промежуточного диска, возникают термические напряжения, что ведет к трещинообразованию и поломке. Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в повышении надежности работы турбины путем исключения загрязнения обода промежуточного диска охлаждающим воздухом. Данная задача решается за счет того, что в турбине газотурбинного двигателя, содержащей основные диски с охлаждаемыми рабочими лопатками и промежуточные диски, включающие обод с осевым выступом, согласно изобретению в осевом выступе обода напротив каждой рабочей лопатки выполнен канал, образующая поверхности периферийной части которого расположена тангенциально образующей внутренней поверхности обода, имеющей форму дуги окружности, и направлена в сторону проточной части двигателя. Выполнение внутренней поверхности обода промежуточного диска с образующей, имеющей форму дуги окружности, и с наклонным каналом в осевом выступе обода позволяет загрязняющим частицам под действием центробежных сил, стремящимся отложиться на внутренней поверхности обода, "сливаться" в полость донышка пера рабочей лопатки и далее выбрасываться в проточную часть турбины. Выполнение канала напротив каждой рабочей лопатки, а также то, что образующая поверхности периферийной части канала расположена тангенциально образующей внутренней поверхности обода и направлена в сторону проточной части, позволяет скапливающимся частицам беспрепятственно проскакивать в проточную часть двигателя, не накапливаясь на промежуточном диске и не вызывая ухудшения равномерности охлаждения обода и его поломки, так как с наружной стороны обода через радиальный зазор перетекает высокотемпературный газ. Изобретение иллюстрируется следующими фигурами. На фиг. 1 показан продольный разрез турбины высокого давления высокотемпературного двигателя. На фиг.2 - элемент I заявляемой турбины в увеличенном виде. Турбина 1 газотурбинного двигателя состоит из статора 2 и ротора 3, вращающегося относительно статора 2 на подшипнике 4. Ротор 3 включает в себя рабочее колесо I-ой ступени 5 и рабочее колесо II-ой ступени 6, состоящее из диска II-ой ступени 8. Междисковая полость 9 закрыта от попадания в нее горячего газа с помощью первого промежуточного диска 10 и второго промежуточного диска 11. Рабочая лопатка II-ой ступени 8 имеет внутреннюю охлаждаемую полость 12, которая на выходе соединена с проточной частью 13, а на входе - через донышко паза 14, полость 15, канал 16 во втором промежуточном диске 11 - с междисковой полостью 9. Канал 16 выполнен в осевом выступе 17 промежуточного диска 11. В статоре 2 закреплены сопловые лопатки 18, содержащие сотовый фланец 19. На промежуточном диске 11 выполнены лабиринтные гребешки 20, при этом фланец 19 и гребешки 20 образуют лабиринтное уплотнение, через радиальный зазор которого в направлении II-ой рабочей лопатки 8 перетекает высокотемпературный газ (с температурой до 1000oC для двигателя Д-30Ф6 и ПС-90А). Образующая внутренней поверхности обода 21 промежуточного диска 11 имеет форму дуги окружности. Образующая поверхности периферийной части канала 16 расположена тангенциально образующей внутренней поверхности обода 21 и направлена в сторону проточной части 13 турбины. Данное устройство работает следующим образом. Охлаждающий воздух из-за промежуточной ступени компрессора поступает в междисковую полость 9 для охлаждения промежуточных дисков 10, 11 и рабочего колеса II-ой ступени с рабочей лопаткой II-ой ступени 8. Охлаждающий воздух несет с собой загрязняющие частицы, которые могут "откладываться" на внутренней поверхности 21 промежуточного диска 11. Однако, под действием центробежных сил, действующих на частицы 22, последние через каналы 16 уходят в полость 15 и далее, через проточную часть 13 турбины. Источники информации: 1. Патент США N 3356340, Н.кл. 416-119, 1967 г. 2. Патент США N 5236302, F 01 D 5/06, F 01 D 11/00,1993 г.Формула изобретения
Турбина газотурбинного двигателя, содержащая основные диски с охлаждаемыми рабочими лопатками и промежуточные диски, включающие обод с осевым выступом, отличающаяся тем, что в осевом выступе обода напротив каждой рабочей лопатки выполнен канал, образующая поверхности периферийной части которого расположена тангенциально образующей внутренней поверхности обода, имеющей форму дуги окружности, и направлена в сторону проточной части двигателя.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2QZ4A Государственная регистрация изменений в зарегистрированный договор
Дата и номер государственной регистрации договора, в который внесены изменения: 25.09.2000 № 11252
Вид договора: лицензионный
Лицо(а), передающее(ие) исключительное право: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" (RU)
Лицо, которому предоставлено право использования: Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" (RU)
Дата и номер государственной регистрации изменений, внесенных в зарегистрированный договор: 29.08.2011 РД0086143
Изменения:Исключение патентов на изобретения 2098649, 2087768, 2106508.
Дата публикации: 27.10.2011