Охлаждаемая турбина



Охлаждаемая турбина
Охлаждаемая турбина
Охлаждаемая турбина
Охлаждаемая турбина
Охлаждаемая турбина

 


Владельцы патента RU 2514818:

Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" (RU)

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.

 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к охлаждению турбин авиационных газотурбинных двигателей.

Известна охлаждаемая турбина, содержащая 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, каждая из которых 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, соединенный на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе последовательно сообщенный с воздушным коллектором и раздаточной полостью, транзитные воздуховоды.

RU №2387846, МПК F01D 5/18, Опубликовано 27.04.2010 г.

Недостатком такой охлаждаемой турбины является то, что, во-первых, транзит охлаждающего воздуха, подаваемого к рабочей лопатке турбины, не изолирован от воздействия горячего воздуха проточной части турбины, что при потребной для охлаждения рабочей лопатки турбины температуре охлаждающего воздуха требует дополнительного снижения температуры этого воздуха в теплообменнике, во-вторых, охлаждение пера сопловой лопатки и транзит охлаждающего воздуха к рабочей лопатке турбины осуществляется совместно от одного источника охлаждающего воздуха, что исключает возможность использования автономного источника охлаждающего воздуха или использование воздуха, отбираемого от более низкой ступени компрессора, для охлаждения пера сопловой лопатки турбины, что приводит к ухудшению экономичности двигателя в целом.

Задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения и экономичности турбины.

Ожидаемый технический результат - улучшение экономичности турбины за счет понижения температуры газа перед турбиной и обеспечения оптимального расхода и температуры охлаждающего воздуха, подаваемого для охлаждения пера сопловой лопатки турбины.

Технический результат достигается тем, что охлаждаемую турбину, содержащую 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, каждая из которых 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, соединенный на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе последовательно сообщенный с воздушным коллектором и раздаточной полостью, транзитные воздуховоды по предложению, снабжают 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, а вход воздуховода в нижней полке соединен с выходом охлаждающего дефлектора, при этом воздушный коллектор соединен с входом транзитных дефлекторов, а транзитные воздуховоды - с выходом транзитных дефлекторов и сопловыми аппаратами закрутки, соединенными с кольцевыми диффузорными каналами, причем раздаточная полость соединена с проточной частью турбины. Кроме того, возможно что:

а) раздаточный коллектор для охлаждающего воздуха соединен, по меньшей мере, с одной из ступеней компрессора;

б) охлаждающая турбина дополнительно снабжена автономным источником воздуха, соединенным с раздаточным коллектором для охлаждающего воздуха;

в) в зазоре между охлаждающим и транзитными дефлекторами выполнены направляющие элементы;

г) в охлаждающих каналах выполнены центрирующие элементы;

д) в стенках транзитных дефлекторов выполнены перфорационные отверстия;

е) на вогнутой и/или выпуклой стенках раздаточной полости выполнены перфорационные отверстия.

Снабжение охлаждаемой турбины раздаточным коллектором для охлаждающего воздуха и охлаждающим дефлектором, выполненным с перфорационными отверстиями на двух его противоположных стенках, позволяет дополнительно охладить сопловую лопатку воздухом другого термодинамического уровня (по температуре и давлению), что приводит к понижению температуры газа перед турбиной и улучшает экономичность двигателя в целом.

Снабжение охлаждаемой турбины охлаждающим дефлектором и двумя транзитными дефлекторами и установка их в раздаточной полости вдоль ее оси с зазором относительно друг друга и с зазором между вогнутой и выпуклой стенками пера лопатки с образованием вдоль стенок охлаждающих каналов позволяет охлаждающему воздуху омывать внутренние поверхности пера сопловой лопатки, при этом, с одной стороны, создавая более эффективное охлаждение пера самой лопатки, а с другой стороны, изолируя транзитные дефлекторы от горячего воздуха проточной части, тем самым уменьшая подогрев охлаждающего воздуха, проходящего через транзитные дефлекторы, что улучшает охлаждение рабочих лопаток турбины.

Установка охлаждающего дефлектора в раздаточной полости на стенке раздаточного коллектора входной кромки и направление его стенками с перфорационными отверстиями в направлении вогнутой и выпуклой стенок пера сопловой лопатки позволяет задействовать наибольшую длину охлаждающего канала для прохождения охлаждающего воздуха, тем самым увеличивая эффективность охлаждения внутренних полостей пера сопловой лопатки.

Выполнение в верхней и нижней полках сопловой лопатки воздуховодов, соединенных на выходе с проточной частью турбины, а также соединение входа воздуховода верхней полки с раздаточным коллектором для охлаждающего воздуха, а входа воздуховода в нижней полке с выходом охлаждающего дефлектора позволяет дополнительно улучшить охлаждение верхней и нижней полок за счет использования воздуха другого термодинамического уровня и обеспечения максимального перепада давлений на верхней и нижней полках.

Соединение раздаточного коллектора для охлаждающего воздуха с источником воздуха или с одной из ступеней компрессора позволяет обеспечить различную температуру и давление охлаждающего воздуха, а выбор в качестве источника воздуха автономного источника воздуха обеспечивает более комфортные условия по параметрам подаваемого охлаждающего воздуха, в частности существенно снижает температуру последнего.

Соединение воздушного коллектора с входом транзитных дефлекторов, а транзитных воздуховодов с выходом транзитных дефлекторов и сопловыми аппаратами закрутки, соединенными с кольцевыми диффузорными каналами, позволяет транспортировать к рабочей лопатке турбины более холодный воздух из теплообменника.

Соединение раздаточной полости с проточной частью турбины обеспечивает максимальный перепад давлений в охлаждаемых каналах, что приводит к повышению эффективности охлаждения внутренних полостей пера сопловой лопатки.

Выполнение в зазоре между охлаждающим и транзитными дефлекторами направляющих элементов обеспечивает фиксацию и облегчает установку охлаждающего и транзитных дефлекторов в раздаточной полости.

Выполнение в охлаждающих каналах центрирующих элементов позволяет обеспечить гарантированный зазор и облегчает установку охлаждающего и транзитных дефлекторов в раздаточной полости при сборке сопловой лопатки.

Выполнение в стенках транзитных дефлекторов перфорационных отверстий улучшает эффективность охлаждения пера сопловой лопатки и ликвидацию мест перегрева элементов пера сопловой лопатки.

Выполнение на вогнутой и/или выпуклой стенках пера сопловой лопатки перфорационных отверстий обеспечивает снижение температуры лопатки в зонах перегрева за счет образования завесы охлаждающего воздуха.

На фиг.1 - продольный разрез охлаждаемой турбины;

на фиг.2 - поперечное сечение сопловой лопатки;

на фиг.3 - сечение А-А по сопловой лопатке;

на фиг.4 - сечение Б-Б по сопловой лопатке;

на фиг.5 - поперечное сечение сопловой лопатки с направляющими элементами и с перфорированными транзитными дефлекторами.

Охлаждаемая турбина содержит рабочее колесо 1 с установленными на нем рабочими лопатками 2 с двумя контурами охлаждения 3, последовательно соединенными с воздушными каналами 4 в рабочем колесе 1, с независимыми кольцевыми диффузорными каналами 5, образованными на поверхности рабочего колеса 1, соединенными с сопловыми аппаратами закрутки 6 и транзитными воздуховодами 7 на их входе.

Каждая из сопловых лопаток 8 выполнена в виде конструктивного элемента 9, ограниченного верхней 10 и нижней 11 полками, и пространства 12 между ними, ограниченного вогнутой 13 и выпуклой 14 стенками пера сопловой лопатки 8, в виде расположенных вдоль ее оси раздаточного коллектора входной кромки 15 и раздаточной полости 16.

Раздаточный коллектор входной кромки 15 соединен на входе с воздушной полостью камеры сгорания 17, а на выходе через перфорационные отверстия 18 во входной кромке 19 сопловой лопатки 8 - с проточной частью турбины 20.

Теплообменник 21 соединен на входе с воздушной полостью камеры сгорания 17, а на выходе последовательно сообщен с воздушным коллектором 22 и раздаточной полостью 16.

Охлаждаемая турбина снабжена раздаточным коллектором для охлаждающего воздуха 23, охлаждающим дефлектором 24 и двумя транзитными дефлекторами 25, установленными в раздаточной полости 16 вдоль ее оси с зазором 26 относительно друг друга и с зазором между вогнутой 13 и выпуклой 14 стенками пера сопловой лопатки 8 с образованием вдоль стенок охлаждающих каналов 27.

Охлаждающий дефлектор 24 выполнен с перфорационными отверстиями 28 на двух его противоположных стенках, установлен в раздаточной полости 16 на стенке 29 раздаточного коллектора входной кромки 15 и направлен стенками с перфорационными отверстиями 28 в направлении вогнутой 13 и выпуклой 14 стенок пера сопловой лопатки 8.

В верхней 10 и нижней 11 полках сопловой лопатки 8 выполнены воздуховоды 30 и 31, соединенные на выходе с проточной частью турбины 20.

Раздаточный коллектор для охлаждающего воздуха 23 соединен с источником воздуха 32, с входом воздуховода 30 верхней полки 10 и с входом охлаждающего дефлектора 24, а вход воздуховода 31 в нижней полке 11 соединен с выходом охлаждающего дефлектора 24, при этом воздушный коллектор 22 соединен с входом транзитных дефлекторов 25, а транзитные воздуховоды 7 - с выходом транзитных дефлекторов 25 и сопловыми аппаратами закрутки 6, соединенными с независимыми кольцевыми диффузорными каналами 5.

Раздаточная полость 16 соединена с проточной частью турбины 20. Для охлаждаемой турбины возможны варианты, когда:

1. В зазоре 26 между охлаждающим 24 и транзитными дефлекторами 25 выполнены направляющие элементы 33, а в охлаждающих каналах 27 выполнены центрирующие элементы 34;

2. В стенках транзитных дефлекторов 25 выполнены перфорационные отверстия 35, а на вогнутой 13 и выпуклой 14 стенках раздаточной полости 16 выполнены перфорационные отверстия 36.

Охлаждение турбины осуществляется следующим образом: воздух из раздаточного коллектора для охлаждающего воздуха 23 поступает, в первую очередь, в воздуховод 30 верхней полки 10 и далее в проточную часть турбины 20, обеспечивая максимальный перепад давлений на верхней полке и тем самым улучшая эффективность ее охлаждения, во вторую очередь, поступает в охлаждающий дефлектор 24, расположенный в раздаточной полости 16, где он, с одной стороны, через перфорационные отверстия 28 на двух его противоположных стенках поступает в охлаждающие каналы 27, где происходит охлаждение внутренних поверхностей пера сопловой лопатки 8 и изолирование этим воздухом стенок транзитных дефлекторов 25, далее этот воздух выдувается в проточную часть турбины 20, что обеспечивает максимальный перепад давления и улучшение эффективности охлаждения внутренних полостей пера сопловой лопатки, с другой стороны, транспортируется в воздуховод 31 нижней полки 11 и далее в проточную часть турбины 20, что также обеспечивает максимальный перепад давлений и улучшение охлаждения нижней полки.

Воздух из воздушной камеры сгорания 17 поступает, с одной стороны, в раздаточный коллектор входной кромки 15, где через перфорационные отверстия 18 во входной кромке 19 сопловой лопатки 8 выдувается в проточную часть турбины 20, а с другой стороны, поступает в теплообменник 21, где он охлаждается и поступает в воздушный коллектор 22, откуда, в свою очередь, через транзитные дефлекторы 25 в раздаточной полости 16, транзитные воздуховоды 7, сопловые аппараты закрутки 6 и независимые кольцевые диффузорные каналы 5 транспортируется в воздушные каналы 4 рабочего колеса 1 и распределяется в два контура охлаждения 3, обеспечивая требуемое температурное состояние рабочей лопатки 2 за счет использования более холодного воздуха, проходящего через теплообменник 21, и за счет меньшего подогрева охлаждающего воздуха, проходящего через транзитные дефлекторы 25.

Таким образом, изобретение позволяет улучшить эффективность охлаждения, с одной стороны, пера сопловой лопатки за счет прохождения охлаждающего воздуха по максимальной длине охлаждающих каналов внутри сопловой лопатки, используя максимальный перепад давления в тракте, с другой стороны, рабочей лопатки турбины за счет снижения температуры охлаждающего воздуха при его транспортировке через транзитные дефлекторы к сопловым аппаратам закрутки. Дополнительным эффектом является использование для обоих контуров охлаждения рабочей лопатки воздуха, проходящего через теплообменник.

Применение изобретения 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.

1. Охлаждаемая турбина, содержащая 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, каждая из которых 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, соединенный на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе последовательно сообщенный с воздушным коллектором и раздаточной полостью, транзитные воздуховоды, отличающаяся тем, что она 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, а вход воздуховода в нижней полке соединен с выходом охлаждающего дефлектора, при этом воздушный коллектор соединен с входом транзитных дефлекторов, а транзитные воздуховоды - с выходом транзитных дефлекторов и сопловыми аппаратами закрутки, соединенными с кольцевыми диффузорными каналами, причем раздаточная полость соединена с проточной частью турбины.

2. Охлаждаемая турбина по п.1, отличающаяся тем, что раздаточный коллектор для охлаждающего воздуха соединен, по меньшей мере, с одной из ступеней компрессора.

3. Охлаждаемая турбина по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена автономным источником воздуха, соединенным с раздаточным коллектором для охлаждающего воздуха.

4. Охлаждаемая турбина по п.1, отличающаяся тем, что в зазоре между охлаждающим и транзитными дефлекторами выполнены направляющие элементы.

5. Охлаждаемая турбина по п.1, отличающаяся тем, что в охлаждающих каналах выполнены центрирующие элементы.

6. Охлаждаемая турбина по п.1, отличающаяся тем, что в стенках транзитных дефлекторов выполнены перфорационные отверстия.

7. Охлаждаемая турбина по п.1, отличающаяся тем, что на вогнутой и/или выпуклой стенках раздаточной полости выполнены перфорационные отверстия.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области производства механической энергии в первичных тепловых двигателях роторного типа с газообразным рабочим телом, в которых повышение КПД осуществляется за счет регенерации тепла отработавших газов с использованием эндотермических процессов водно-парового преобразования углеводородного топлива.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в силовых установках, включая газотурбинные установки (ГТУ), и компрессорных установках (КУ), имеющих в своем составе двигатель внутреннего сгорания (ДВС), включая двигатель внутреннего сгорания газотурбинного типа (ГТД), компрессор, включая компрессор, входящий в состав двигателя, и теплообменник для охлаждения нагревающегося в процессе сжатия в компрессоре воздуха или газа.

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, в частности к турбинам авиационных двигателей. .

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).

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.

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. .

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. .
Наверх