Охлаждаемая рабочая лопатка газовой турбины

Авторы патента:


Охлаждаемая рабочая лопатка газовой турбины
Охлаждаемая рабочая лопатка газовой турбины

 


Владельцы патента RU 2506429:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") (RU)

Изобретение относится к газотурбостроению, а именно к производству рабочих лопаток турбины газотурбинных двигателей. Охлаждаемая рабочая лопатка газовой турбины содержит хвостовик и перо, выполненные с внутренним трактом охлаждения в виде продольного канала от хвостовика к торцу пера и связанным с этим каналом комплексом поперечных каналов, ориентированных в направлении выходной кромки пера. Перо выполнено в виде центрального несущего стержня, имеющего наружный рельеф в виде поперечных канавок, и содержит накладные пластинчатые элементы, соединенные с центральным несущим стержнем таким образом, что формируют своей внешней стороной конфигурацию пера рабочей лопатки, а своей внутренней стороной - конфигурацию каналов внутреннего тракта охлаждения. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и технологии изготовления охлаждаемой рабочей лопатки, повышает рабочие характеристики и надежность, снижает массогабаритные характеристики устройства. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к газотурбостроению, а именно к производству рабочих лопаток турбины газотурбинных двигателей (ГТД). Стремление повысить КПД рабочего цикла двигателя заставляет повышать температуру рабочего тела на входе в газовую турбину. В настоящее время достигнутый уровень температуры продуктов сгорания углеводородных топлив доведен до значения, значительно превышающего на статических режимах работы ГТД пределы работоспособности существующих жаропрочных сплавов, из которых изготовляются рабочие лопатки ГТД, что заставило применять лопатки, охлаждаемые изнутри отобранным от компрессора ГТД потоком воздуха. Отбор части воздуха (рабочего тела ГТД) на охлаждение рабочих лопаток снижает мощность газовой турбины, что заставляет постоянно совершенствовать эффективность теплосъема за счет изменения конструкции лопаток.

Известна охлаждаемая рабочая лопатка газовой турбины, литая из жаропрочного сплава, выполненная с внутренним поворотным трактом охлаждения пера (патент США №4786233 А, 22.11.1988, F01D 5/18).

Недостатком известной конструкции являются ее высокие масса и габариты, обусловленные необходимостью размещения внутри объема литого пера рабочей лопатки каналов тракта охлаждения сложной формы, и сложная технология изготовления и контроля стабильности производства. Как следствие, эффективность конвективного теплосъема невысока, -Ѳ<0,4.

Известна охлаждаемая рабочая лопатка газовой турбины, выполненная с литой полой оболочкой пера и вставленного в него через отверстие в хвостовике полого дефлектора, обеспечивающего подачу в перо по всей его длине охлаждающего воздуха с малыми потерями давления (АС СССР №208383 А1, 01.01.1968, F01D 5/18). Организованное распределение воздуха по внутренней поверхности несущей оболочки пера в конструкции обеспечивается комплексом отверстий в полом дефлекторе.

Недостатком известной конструкции является ограниченная возможность введения вставного дефлектора в полую оболочку рабочей лопатки существенной кривизны и опасность разрушения дефлектора вследствие его износа в процессе эксплуатации при отсутствии связи с оболочкой пера.

В качестве прототипа выбрана известная охлаждаемая рабочая лопатка газовой турбины, содержащая хвостовик и перо, снабженные внутренним трактом охлаждения в виде продольного канала от хвостовика к торцу пера и связанного с этим каналом комплекса поперечных каналов пера, ориентированных в направлении его выходной кромки (Патент РФ №2331773 С2, 20.08.2008, F01D 5/18). С целью увеличения эффективности конвективного теплосъема с охлаждаемой поверхности пера рабочей лопатки в данном решении применяются дефлекторы, встроенные в конструкцию лопатки на стадии изготовления секций составной рабочей лопатки.

Недостатком данного конструктивного решения является увеличение сложности производства узла и затрудненный контроль полости продольного канала подачи охлаждающего воздуха к входной кромке пера рабочей лопатки, снижающий надежность.

Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение конструкции и технологии изготовления охлаждаемой рабочей лопатки, повышение рабочих характеристик и надежности, снижение массогабаритных характеристик.

Поставленная задача достигается тем, что охлаждаемая рабочая лопатка газовой турбины содержит хвостовик и перо, снабженные внутренним трактом охлаждения в виде продольного канала от хвостовика к торцу пера и связанного с этим каналом комплекса поперечных каналов пера, ориентированных в направлении его выходной кромки, при этом перо образовано центральным стержнем, имеющим наружный рельеф в виде поперечных канавок, и накладными пластинчатыми элементами, соединенными с центральным стержнем таким образом, что формируют одной своей стороной наружную поверхность пера рабочей лопатки, а другой своей стороной совместно с наружным рельефом центрального стержня - конфигурацию каналов внутреннего тракта охлаждения пера лопатки.

Положительный эффект достигается за счет разделения конструкции узла охлаждаемой рабочей лопатки на стадии изготовления на секции: стержень (несущая часть пера) с хвостовиком и накладные пластинчатые элементы оболочки пера. Конфигурация всех каналов внутреннего тракта движения охлаждающего воздуха в лопатке определяется формированием заданного рельефа внешней поверхности стержневой части пера и преобразуется в готовый тракт охлаждения после прикрепления к ней накладных пластинчатых элементов оболочки заданной формы. В сборе составные части образуют готовый узел охлаждаемой рабочей лопатки заданной конфигурации, полностью контролируемый на всех стадиях его изготовления.

Техническая сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен продольный разрез охлаждаемой рабочей лопатки со стороны ее корытца.

На фиг.2 изображено поперечное сечение А-А пера охлаждаемой рабочей лопатки в компоновке узловой сборки.

Охлаждаемая рабочая лопатка имеет основу в виде базовой секции в составе хвостовика 1 и центрального стержня 3 пера 2. Между хвостовиком 1 и верхним торцом 4 пера 2 со стороны входной кромки лопатки расположен продольный канал 5. В хвостовике 1 имеется сообщенное с каналом 5 отверстие 6 подачи внутрь лопатки потока охлаждающего воздуха. На обеих боковых поверхностях 7 и 8 стержня 3 по всей его длине имеются продольные выступы 9 и 10 с рядами поперечных отверстий 11 для подачи охлаждающего воздуха к боковой поверхности 7 стержня 3, соответствующей корытцу лопатки, и поперечных отверстий 12 для подачи охлаждающего воздуха к боковой поверхности 8, соответствующей спинке лопатки. На боковых поверхностях 7 и 8 против рядов отверстий 11 и 12 расположены комплексы поперечных гребней 13, 14 и канавок 15, 16, направленных от передней части 17 стержня 3 к его задней части 18, формирующей выходную кромку лопатки.

На центральном стержне 3 закреплен накладной пластинчатый элемент 19. Одна из поверхностей пластинчатого элемента 19 соответствует расчетной конфигурации области входной кромки лопатки, а другая образует совместно с передней частью 17 стержня 3 расчетное проходное сечение продольного канала 5 подачи охлаждающего воздуха от отверстия 6 хвостовика 1 к области входной кромки лопатки вдоль пера 2 вплоть до верхнего его торца 4.

К боковой поверхности 7 стержня 3 между продольным выступом 9 и задней частью 18 стержня прикреплен накладной пластинчатый элемент 20, одна из поверхностей которого формирует расчетную конфигурацию корытца лопатки, а другая образует совместно с комплексом поперечных гребней 13 и канавок 15, расположенных на боковой поверхности 7, совокупность ряда проходных сечений каналов 21 охлаждения корытца лопатки. Для выхода воздуха из концевых частей каналов 21 в проточную часть турбины пластинчатый элемент 20 имеет ряд отверстий 22.

К боковой поверхности 8 стержня 3 между продольным выступом 10 и задней частью 18 стержня 3 прикреплен накладной пластинчатый элемент 23, одна из поверхностей которого формирует расчетную конфигурацию спинки лопатки, а другая образует совместно с комплексом поперечных гребней 14 и канавок 16, расположенных на боковой поверхности 8, совокупность ряда проходных сечений каналов 24 охлаждения спинки лопатки. Для выхода воздуха из концевых частей каналов 24 в проточную часть турбины пластинчатый элемент 23 имеет ряд отверстий 25.

Устройство работает следующим образом. На рабочем режиме ГТД через поверхность оболочки пера рабочей лопатки, включая накладные пластинчатые элементы 19, 20, 23, из потока газа входит разогревающий конструкцию поток тепла. Допустимый уровень температуры лопатки, в первую очередь - ее оболочки, обеспечивает путем конвективного теплообмена поток охлаждающего воздуха, проходящий через ее внутренний тракт охлаждения. Охлаждающий воздух через отверстие 7 хвостовика 1 поступает в продольный канал 6, ограниченный с внешней стороны пластинчатым элементом 19, и распространяется по высоте пера 2, охлаждая область входной кромки рабочей лопатки. Далее суммарный поток охлаждающего воздуха раздваивается. Часть воздуха из продольного канала 6 через отверстия 12 поступает в комплекс каналов 21, ограниченных с внешней стороны пластинчатым элементом 20, и, охладив область корытца лопатки, через отверстия 22 выбрасывается в проточную часть турбины. Оставшаяся часть охлаждающего воздуха из продольного канала 6 через отверстия 13 попадает в комплекс каналов 24, ограниченных с внешней стороны пластинчатым элементом 23, и, охладив область спинки лопатки, через отверстия 24 выбрасывается в проточную часть турбины.

Реализация предложенной конструкции только за счет оптимизации скорости потока охлаждающего воздуха в каналах тракта внутреннего охлаждения рабочей лопатки, расположенных эквидистантно оболочке, позволяет эффективно охлаждать малую массу тонкостенных пластинчатых элементов оболочки пера, непосредственно воспринимающих входящий тепловой поток. Данное обстоятельство позволяет снизить расход охлаждающего воздуха и повысить данные ГТД. Несущий центробежную нагрузку стержень, находящийся внутри охлаждаемой оболочки, будет иметь пониженную температуру материала, что позволяет дополнительно уменьшить массогабаритные характеристики узла. Раздельное изготовление конструктивно простых комплектующих деталей узла лопатки обеспечивает стабильность их изготовления и предельно облегчает доводочные работы. При этом предлагаемая конструкция открыта для возможности дополнительного форсирования режима работы ГТД путем введения известных конструктивных мероприятий, например, трансперации (организация защитных воздушных завес) и нанесении внешнего теплозащитного покрытия.

Охлаждаемая рабочая лопатка газовой турбины, содержащая хвостовик и перо, выполненные с внутренним трактом охлаждения в виде продольного канала от хвостовика к торцу пера и связанным с этим каналом комплексом поперечных каналов, ориентированных в направлении выходной кромки пера, отличающаяся тем, что перо выполнено в виде центрального несущего стержня, имеющего наружный рельеф в виде поперечных канавок, и содержит накладные пластинчатые элементы, соединенные с центральным несущим стержнем таким образом, что формируют своей внешней стороной конфигурацию пера рабочей лопатки, а своей внутренней стороной - конфигурацию каналов внутреннего тракта охлаждения.



 

Похожие патенты:

Лопатка турбины простирается радиально между хвостовиком лопатки и венцом лопатки. В венце лопатки выполнена открытая полость, которая образована замкнутой концевой стенкой и боковым ободом.

Охлаждаемая лопатка выполнена из упругопористого нетканого материала металлорезина. В нетканом материале выполнены полости для подвода охлаждающей среды через его поры к внешней поверхности профиля лопатки.

Система жидкостного охлаждения лопаток, по меньшей мере, одной высокотемпературной ступени газовой турбины, закрепленных хвостовой частью на ободе несущего диска указанной ступени ротора турбины, содержит с одной из сторон несущего диска осесимметричный ему открытый вниз кольцевой желоб, по меньшей мере, две неподвижные форсунки, а также расположенные по периметру профиля лопатки в ее подповерхностном слое продольные охлаждающие каналы.

Изобретение относится к изготовлению лопаток для газотурбинного двигателя. В способе изготавливают лопатки из алюминиевого сплава для газотурбинных двигателей путем выполнения каналов в заготовке лопатки, размещения в каналах вставок из медного сплава, осуществления ковки заготовки и последующего удаления вставок химическим растворением.

Лопатка лопаточного колеса газотурбинного двигателя содержит аэродинамический профилированный элемент, имеющий нижнюю поверхность и платформу, проходящую от одного из концов аэродинамического профилированного элемента в направлении, в целом перпендикулярном продольному направлению аэродинамического профилированного элемента.

Колесо компрессора с облегченными лопатками включает в себя диск и приваренные к нему облегченные лопатки. Облегченная лопатка состоит из двух частей, соединенных между собой сваркой.

Изобретение относится к системам охлаждения турбин двухконтурных газотурбинных двигателей воздушной средой. .

Изобретение относится к детали газотурбинного двигателя, содержащей основную часть и ребро атаки. .

Изобретение относится к нанесению алюминиевого покрытия на металлическую деталь, а именно на полую деталь, содержащую внутреннюю рубашку, а также к рубашке для циркуляции охлаждающего воздуха, алюминированной полой лопатке газотурбинного двигателя и направляющему сопловому аппарату газотурбинного двигателя.

Кольцевой неподвижный элемент для использования с паровой турбиной (100). Неподвижный элемент содержит радиально наружное первое кольцо (228), радиально внутреннее второе кольцо (226) и, по меньшей мере, одну аэродинамическую поверхность (212). Первое кольцо (228) содержит первую полость (262), образованную в нем, и множество каналов (264) первого кольца, соединенных с первой полостью (262) и продолжающихся радиально от первой полости (262). Второе кольцо (226) содержит вторую полость (242) и, по меньшей мере, одно выпускное отверстие (244), образованные в нем. Вторая полость (242) связана по потоку с выпускным отверстием (244). Второе кольцо (226) расположено радиально внутри первого кольца (228). По меньшей мере, одна аэродинамическая поверхность (212) продолжается между первым кольцом (228) и вторым кольцом (226). Аэродинамическая поверхность содержит проходное отверстие (280), продолжающееся сквозь нее. Проходное отверстие (280) аэродинамической поверхности соединено с, по меньшей мере, одним каналом (264) первого кольца и второй полостью (242). Диаметр (D0) канала (264) первого кольца больше диаметра (DA) проходного отверстия (280). Облегчается охлаждение вращающегося элемента в паровой турбине без изменения внешних геометрий элемента, материалов элемента, и/или температуры, и/или давления пара для обеспечения надежной долгосрочной эксплуатации ротора паровой турбины с лопатками. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Охлаждаемая турбина содержит рабочее колесо с установленными на нем рабочими лопатками с двумя контурами охлаждения, последовательно соединенными с воздушными каналами в рабочем колесе, с независимыми кольцевыми диффузорными каналами, образованными на поверхности рабочего колеса, соединенными с сопловыми аппаратами закрутки и транзитными воздуховодами на их входе, сопловые лопатки, теплообменник, транзитные воздуховоды. Каждая сопловая лопатка выполнена в виде конструктивного элемента, ограниченного верхней и нижней полками, и пространства между ними, ограниченного вогнутой и выпуклой стенками пера сопловой лопатки, в виде расположенных вдоль ее оси раздаточного коллектора входной кромки и раздаточной полости. Раздаточный коллектор входной кромки соединен на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе через перфорационные отверстия во входной кромке сопловой лопатки - с проточной частью турбины. Теплообменник соединен на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе последовательно сообщен с воздушным коллектором и раздаточной полостью. Охлаждаемая турбина снабжена раздаточным коллектором для охлаждающего воздуха, охлаждающим дефлектором и двумя транзитными дефлекторами, установленными в раздаточной полости вдоль ее оси с зазором относительно друг друга и с зазором между вогнутой и выпуклой стенками пера сопловой лопатки с образованием вдоль стенок охлаждающих каналов. Охлаждающий дефлектор выполнен с перфорационными отверстиями на двух его противоположных стенках, установлен в раздаточной полости на стенке раздаточного коллектора входной кромки и направлен стенками с перфорационными отверстиями в направлении вогнутой и выпуклой стенок пера сопловой лопатки. В верхней и нижней полках сопловой лопатки выполнены воздуховоды, соединенные на выходе с проточной частью турбины. Раздаточный коллектор для охлаждающего воздуха соединен с источником воздуха, с входом воздуховода верхней полки и с входом охлаждающего дефлектора. Вход воздуховода в нижней полке соединен с выходом охлаждающего дефлектора. Воздушный коллектор соединен с входом транзитных дефлекторов, а транзитные воздуховоды - с выходом транзитных дефлекторов и сопловыми аппаратами закрутки, соединенными с кольцевыми диффузорными каналами. Раздаточная полость соединена с проточной частью турбины. Изобретение позволяет увеличить ресурс и надежность двигателя, улучшить экономичность турбины за счет охлаждения сопловой лопатки турбины воздухом другого термодинамического уровня (по температуре и давлению), что приводит к понижению температуры газа перед турбиной и обеспечивает оптимальный расход и температуру охлаждающего воздуха, подаваемого для охлаждения пера сопловой лопатки турбины. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Охлаждаемая турбина содержит сопловые лопатки, каждая из которых выполнена в виде конструктивного элемента, ограниченного верхней и нижней полками, и пространства между ними, ограниченного вогнутой и выпуклой стенками пера лопатки, в виде расположенных вдоль ее оси раздаточного коллектора входной кромки и раздаточной полости с транзитным дефлектором, образующим вдоль внутренних поверхностей стенок пера охлаждающие каналы, сообщенные с проточной частью турбины, теплообменник. Раздаточный коллектор входной кромки соединен на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе через перфорационные отверстия во входной кромке лопатки с проточной частью турбины. Теплообменник соединен на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе последовательно сообщен с транзитным дефлектором раздаточной полости, с транзитным воздуховодом, сопловым аппаратом закрутки, каналами охлаждения рабочего колеса и рабочей лопатки турбины. Охлаждаемая турбина снабжена раздаточным коллектором для охлаждающего воздуха и охлаждающим дефлектором, выполненным с перфорационными отверстиями на двух его противоположных стенках. Охлаждающий дефлектор установлен в раздаточной полости на стенке раздаточного коллектора входной кромки с зазором относительно транзитного дефлектора и с зазором между вогнутой и выпуклой стенками пера лопатки и стенками охлаждающего дефлектора с перфорационными отверстиями. В верхней и нижней полках лопатки выполнены воздуховоды, соединенные на выходе с проточной частью турбины. Раздаточный коллектор для охлаждающего воздуха соединен с источником воздуха, с входом воздуховода верхней полки и с входом охлаждающего дефлектора. Вход воздуховода в нижней полке соединен с выходом охлаждающего дефлектора. Изобретение позволяет повысить эффективность и экономичность турбины. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Охлаждаемая турбина содержит сопловые лопатки, теплообменник. Каждая из сопловых лопаток выполнена в виде конструктивного элемента, ограниченного верхней и нижней полками, и пространства между ними, ограниченного вогнутой и выпуклой стенками пера лопатки, в виде расположенных вдоль ее оси раздаточного коллектора входной кромки и раздаточной полости с транзитным дефлектором. Транзитный дефлектор образует вдоль внутренних поверхностей стенок пера охлаждающие каналы, сообщенные с проточной частью турбины. Раздаточный коллектор входной кромки соединен на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе через перфорационные отверстия во входной кромке лопатки с проточной частью турбины. Теплообменник соединен на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе последовательно сообщен с воздушным коллектором, транзитным дефлектором раздаточной полости, транзитным воздуховодом, сопловым аппаратом закрутки, каналами охлаждения рабочего колеса и рабочей лопатки турбины. Охлаждаемая турбина снабжена охлаждающим дефлектором, выполненным с перфорационными отверстиями на двух его противоположных стенках. Охлаждающий дефлектор установлен в раздаточной полости на стенке раздаточного коллектора входной кромки с зазором относительно транзитного дефлектора и с зазором между вогнутой и выпуклой стенками пера лопатки и стенками охлаждающего дефлектора с перфорационными отверстиями. В верхней и нижней полках лопатки выполнены воздуховоды, соединенные на выходе с проточной частью турбины. Вход воздуховода верхней полки и вход охлаждающего дефлектора соединены с воздушным коллектором. Вход воздуховода в нижней полке соединен с выходом охлаждающего дефлектора. Изобретение направлено на повышение эффективности и экономичности турбины. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Узел турбины содержит первое устройство (200) направляющих лопаток, второе устройство (210) направляющих лопаток, и отражатель (100), образованный из пластинчатого элемента. Отражатель содержит первую область (101) отверстия с первой формой отверстия и вторую область (102) отверстия со второй формой отверстия. Первая область (101) отверстия содержит конфигурацию впускных отверстий (104), образующих первую форму отверстия. Вторая область (102) отверстия содержит дополнительную конфигурацию впускных отверстий (104), образующих вторую форму отверстия. Отражатель (100) является пространственно закрепляемым на первом устройстве (200) направляющих лопаток и на втором устройстве (210) направляющих лопаток таким образом, что охлаждающая текучая среда (106) способна протекать через впускные отверстия (104) первой области (101) отверстия в первое устройство (200) направляющих лопаток, и охлаждающая текучая среда (106) способна протекать через впускные отверстия (104) второй области (102) отверстия во второе устройство (210) направляющих лопаток. Первая форма отверстия отличается от второй формы отверстия для достижения заданного первого потока массы охлаждающей текучей среды (106) в первое устройство (200) направляющих лопаток и заданного второго потока массы охлаждающей текучей среды (106) во второе устройство (210) направляющих лопаток в заданных установочных положениях первого устройства (200) направляющих лопаток и второго устройства (210) направляющих лопаток. Изобретение направлено на обеспечение подходящей охлаждающей системы для турбины. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя содержит наружный корпус, установленные в нем надроторную вставку и сопловой аппарат с периферийными отверстиями, соединенными с системой подвода охлаждающего воздуха, ротор с рабочими лопатками с каналами охлаждения и выступом по периметру торцевой поверхности, образующим открытую торцевую полость. В надроторной вставке и торцевой поверхности каждой рабочей лопатки выполнены выпускные отверстия, лопатки снабжены внутренней перегородкой с входными отверстиями, а ее торцевая полость - разделительным ребром. Перегородка установлена с зазором относительно торцевой поверхности с образованием суммирующей полости. Разделительное ребро установлено в торцевой полости в плоскости вращения лопатки на расстоянии (0,3…0,7) осевого размера профиля лопатки от входной кромки с образованием открытых передней и задней полостей. Выпускные отверстия в торцевой поверхности рабочей лопатки выполнены в задней полости. Суммирующая полость соединена через входные отверстия во внутренней перегородке с каналами охлаждения лопаток и соединена через выпускные отверстия в торцевой поверхности с задней полостью и с газовоздушным трактом через отверстия в выходной кромке лопатки. Выпускные отверстия в надроторной вставке выполнены над передней полостью. Суммарная площадь выпускных отверстий из суммирующей полости равна 3…6 суммарной площади входных отверстий во внутренней перегородке. Изобретение позволяет снизить температуры материала периферийного участка рабочей лопатки до рабочей температуры материала, уменьшить температурные напряжения в периферийной зоне лопатки, повысить запас прочности рабочей лопатки и увеличить ее ресурс работы, позволяет уменьшить перетечки газа через радиальный зазор и увеличить КПД турбины. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Теплотрубный контур охлаждения турбины включает расположенную в радиальном направлении между хвостовиком и торцом лопатки по крайней мере одну полость охлаждения, соединенную с полостью подвода воздуха и выпускными отверстиями, стенки которой снабжены размещенными в шахматном порядке полусферическими углублениями. Полусферические углубления противоположных стенок полости охлаждения расположены друг против друга, в них расположены верхние и нижние полусферы бисферических тепловых трубок. Каждая из бисферических тепловых трубок состоит из верхней и нижней сфер. Сферы выполнены из термостойкого материала с высокой теплопроводностью, соединены между собой через отверстие, в котором пропущен транспортный фитиль. Фитиль выполнен из пористого материала и примыкает к противоположным участкам внутренних поверхностей верхней и нижней сфер бисферической тепловой трубки, покрытых решеткой, выполненной из полос пористого материала. Нижняя и верхняя полусферы верхней и нижней сфер бисферических тепловых трубок расположены в полости охлаждения. Поры пористого материала фитиля и решетки заполнены рабочей жидкостью. Изобретение направлено на повышение эффективности теплотрубного контура охлаждения лопатки турбины. 4 ил. .

Устройство для охлаждения рабочих лопаток турбины двухконтурного газотурбинного двигателя, у которых внутренняя полость каждой лопатки разделена перегородкой на полость у входной кромки и остальную полость и содержит последовательно установленные воздухо-воздушный теплообменник, управляющие клапаны, воздуховод, аппарат закрутки статора турбины, воздушные каналы в рабочем колесе, соединенные с остальными полостями рабочих лопаток, дополнительный воздуховод, дополнительный аппарат закрутки статора турбины, дополнительные воздушные каналы в рабочем колесе. Воздухо-воздушный теплообменник размещен в наружном контуре, соединен своим входом с воздушной полостью камеры сгорания, а выходом с воздушным коллектором. Воздуховод проходит через внутренние полости сопловых лопаток. Полости у входных кромок лопаток соединены с источником воздуха через дополнительные управляющие клапаны. Дополнительный воздуховод проходит через дополнительные внутренние полости сопловых лопаток. В качестве источника воздуха для охлаждения полостей у входных кромок лопаток выбран воздушный коллектор. Входы управляющих и дополнительных управляющих клапанов соединены с воздушным коллектором. Выходы дополнительных управляющих клапанов сообщены с дополнительным аппаратом закрутки через дополнительный воздуховод, проходящий через внутренние полости сопловых лопаток и дополнительный воздуховод статора турбины. При снижении оборотов двигателя и температуры газа перед турбиной уменьшают расход охлаждающего воздуха путем уменьшения площади проходного сечения управляющих клапанов и дополнительных управляющих клапанов. Вследствие этого расход охлаждающего воздуха, проходящего через воздухо-воздушный теплообменник, уменьшается и при сохранении расхода воздуха, идущего через наружный контур, увеличивается эффективность воздухо-воздушного теплообменника, вследствие чего дополнительно уменьшается температура охлаждающего воздуха, идущего на охлаждение рабочей лопатки. Изобретение позволяет снизить температуру охлаждающего воздуха, идущего на охлаждение внутренних полостей рабочих лопаток турбины и, в частности, полостей, расположенных у входных кромок рабочих лопаток. 2 н. и 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

абочая лопатка турбины газотурбинного двигателя содержит верхнюю торцевую бандажную полку, с размещенными на ней зубцами лабиринтного уплотнения. Бандажная полка имеет сквозную полость для охлаждающего воздуха и выполнена в виде параллелограмма, две стороны которого ориентированы в направлении вращения, а две другие имеют противоположно направленные вырезы с контактными поверхностями и охватывающими их компенсаторами напряжений. Бандажная полка снабжена подпорным и управляющим ребрами. Подпорное ребро выполнено между компенсаторами напряжений длиной (0,7…0,9)H и на расстоянии (0,1…0,9)L от вершины выреза. Управляющее ребро выполнено по боковой кромке бандажной полки со стороны выпуклой поверхности профильной части между компенсатором напряжения и зубцом лабиринтного уплотнения высотой (0,7…0,85)h высоты зубца уплотнения. Высота компенсаторов напряжения и подпорного ребра соответственно составляет (1…2)d и (1,5…3)d, где H - расстояние между компенсаторами напряжений; L - расстояние от вершины выреза до задней стороны бандажной полки, ориентированной в направлении вращения; h - высота зубца уплотнения; d - толщина бандажной полки. Увеличивается ресурс работы лопатки турбины двигателя при сохранении потребного расхода воздуха через систему охлаждения рабочей лопатки и несущественном увеличении массы. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Охлаждаемая лопатка для газовой турбины содержит аэродинамическую секцию, которая проходит в радиальном направлении турбины или проходит в продольном направлении лопатки между бандажной полкой и периферической частью лопатки, которая обеспечивается законцовкой. Аэродинамическая секция ограничивается перпендикулярно по отношению к продольному направлению с помощью передней кромки и задней кромки и имеет рабочую поверхность и поверхность разрежения с охлаждающими каналами, проходящими, по существу, в радиальном направлении между бандажной полкой и периферической частью лопатки во внутреннюю часть аэродинамической секции. Через эти охлаждающие каналы протекает охлаждающая среда. Первые охлаждающие отверстия для конвекционного охлаждения выполнены на рабочей поверхности лопаток. Вторые охлаждающие отверстия для пленочного охлаждения выполнены на поверхности разрежения лопаток, в области периферической части лопатки и функционально связаны с охлаждающими каналами, при этом они распределены по ширине лопатки. Охлаждающая среда выводится наружу в области законцовки и/или через законцовку лопатки. Первые охлаждающие отверстия открыты в окружающее лопатку пространство с помощью веерообразной секции канала. Первые охлаждающие отверстия, которые располагаются снаружи задней кромки лопатки, открыты в окружающее лопатку пространство с помощью веерообразной секции канала, которая имеет трехмерную симметрию. Веерообразная секция канала с трехмерной симметрией имеет первый угол отверстия, имеющий диапазон от 10° до 50° и предпочтительно составляющий около 24°, и второй угол (φ2) отверстия, перпендикулярный вышеуказанному первому углу (2φ1) отверстия. Второй угол отверстия имеет диапазон от 5° до 25° и предпочтительно составляет около 12°. Первые охлаждающие отверстия, которые располагаются на задней кромке лопатки, открыты в окружающее лопатку пространство с помощью веерообразной секции канала, которая имеет двухмерную симметрию. Веерообразная секция канала с двухмерной симметрией имеет третий угол (2φ3) отверстия, имеющий диапазон от 10° до 40° и предпочтительно составляющий около 20°. Изобретение направлено на улучшение охлаждения в области периферии лопатки. 14 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх