Способ и устройство тангенциально смещающего внутреннего охлаждения на направляющей лопатке сопла

Авторы патента:


Способ и устройство тангенциально смещающего внутреннего охлаждения на направляющей лопатке сопла
Способ и устройство тангенциально смещающего внутреннего охлаждения на направляющей лопатке сопла
Способ и устройство тангенциально смещающего внутреннего охлаждения на направляющей лопатке сопла
Способ и устройство тангенциально смещающего внутреннего охлаждения на направляющей лопатке сопла

 


Владельцы патента RU 2518775:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

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.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к отражателю для направления охлаждающей текучей среды к лопастному устройству турбины. Более того, настоящее изобретение относится к лопастному узлу турбины, содержащему отражатель. Более того, настоящее изобретение относится к способу изготовления отражателя для направления охлаждающей текучей среды к лопастному устройству турбины.

Уровень техники

В традиционных газовых турбинах камера сгорания изготавливается из определенного количества отдельных горелок, которые подают горячий газ в первую ступень с помощью сопловых направляющих лопаток, которые расположены после камеры сгорания. Направляющие лопатки направляют горячие газы от отдельных горелок и воздух от ступени компрессора в заданном направлении. Более того, направляющие лопатки содержат сопла, через которые охлаждающий воздух может быть выпущен для того, чтобы охлаждать поверхности направляющих лопаток.

В традиционной ступени камеры сгорания турбины определенное количество отдельных горелок расположено по окружности вокруг центра турбины. Таким образом, имеется некоторое тангенциальное колебание температуры газа, связанное с потоком горячих газов от отдельных камер сгорания в переднем направлении. Когда количество отдельных горелок уменьшается, величина тангенциального колебания температуры газа увеличивается, так как между грелками создается более низкая температура, а близко к горелкам создается более высокая температура.

Это тангенциальное колебание температуры приводит к изменению температурного режима в каждой передней сопловой направляющей лопатке, причем температурный режим на каждой сопловой направляющей лопатке зависит от положения сопловой направляющей лопатки относительно отдельных горелок, т.е. относительно положения установки сопловой направляющей лопатки внутри турбины.

Температура металла является решающим аспектом в сроке службы каждой сопловой направляющей лопатки. Температура металла может регулироваться использованием охлаждающего воздуха. Однако использование чрезмерного количества охлаждающего воздуха уменьшает мощность и эффективность газовой турбины. В традиционных охлаждающих системах, количество охлаждающего воздуха должно быть настроено в соответствии с температурным режимом газа для сопловой направляющей лопатки, которая подвергается воздействию наиболее высокой температуры так, чтобы все сопловый направляющие лопатки имели одинаковый допустимый срок службы.

Традиционная сопловая направляющая лопатка (NGV) содержит множество отверстий, через которые охлаждающая текучая среда может быть выпущена для обеспечения пленочного охлаждения на поверхностях NGV. NGV может содержать отражательные пластины или трубки, которые используются для дозирования воздуха в корректные положения. Эти отражательные пластины или трубки размещены внутри NGV для охлаждения внутренней стенки NGV.

В традиционном варианте выполнения системы принудительного охлаждения охлаждающий воздух, который течет внутри каждой NGV, в частности внутри отражательных пластин или трубок, является одинаковым для всех установленных NGV или регулируется сложными смещающими клапанами.

СА 2596040 А1 раскрывает систему распределения охлаждающего воздуха, которая распределяет охлаждающий воздух перед передним краем аэродинамического профиля направляющей лопатки. Множество отверстий установлено в опорном фланце так, что охлаждающий воздух может быть введен внутрь зоны горения для охлаждения переднего края аэродинамического профиля направляющей лопатки снаружи.

ЕР 1039096 А2 раскрывает направляющую лопатку, в которой установлена отражательная трубка. Отражательная пластина содержит выпускные отверстия, которые направляют охлаждающий воздух к внутренней поверхности направляющей лопатки для охлаждения внутренней стенки направляющей лопатки.

ЕР 1544414 В1 раскрывает направляющую лопатку, которая содержит отражательную трубку с выпускными отверстиями для направления охлаждающего воздуха изнутри к поверхности внутренней стенки направляющей лопатки. Некоторые выпускные отверстия для охлаждающей текучей среды направляющей лопатки могут отличаться от смежных выпускных отверстий смежных направляющих лопаток.

ЕР 1319806 А2 и US 4785624 раскрывают сложные устройства регулирования, например смещающие клапаны, и системы регулирования для регулирования размера выпускного устройства.

GB 2450405 А раскрывает сопло газовой турбины с неодинаково охлаждаемыми лопатками, причем разницы охлаждения могут быть достигнуты изменением конфигурации отверстий с пленочным охлаждением и толщиной термобарьерного покрытия.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения может быть обеспечение подходящей охлаждающей системы для турбины.

Для того чтобы решить определенную выше задачу, обеспечены отражатель для направления охлаждающей текучей среды в лопастное устройство турбины, лопастной узел турбины, содержащий отражатель, и способ изготовления отражателя для направления охлажденной текучей среды в лопастное устройство турбины согласно независимым пунктам формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения описывают предпочтительные усовершенствования и преобразования изобретения.

Согласно первому примерному варианту выполнения настоящего изобретения обеспечен отражатель для направления охлаждающей текучей среды в лопастное устройство турбины. Отражатель содержит первую область отверстия с первой формой отверстия и вторую область отверстия со второй формой отверстия. Отражатель является присоединяемым к первому лопастному устройству и второму лопастному устройству таким образом, что охлаждающая текучая среда способна протекать через первую область отверстия в первое лопастное устройство, и охлаждающая текучая среда способна протекать через вторую область отверстия во второе лопастное устройство. Первая форма отверстия отличается от второй формы отверстия для достижения заданного первого потока массы охлаждающей текучей среды в первое лопастное устройство и заданного второго потока массы охлаждающей текучей среды во второе лопастное устройство в заданных установочных положениях первого лопастного устройства и второго лопастного устройства.

Предпочтительно первая форма отверстия определяет первое поперечное сечение скорости потока, а вторая форма отверстия определяет второе поперечное сечение скорости потока, через которые охлаждающая среда может проходить, причем первое поперечное сечение скорости потока отличается от второго поперечного сечения скорости потока. Это может приводить к разнице между первым потоком массы и вторым потоком массы так, что в зависимости от первой формы отверстия и второй формы отверстия определенное количество охлаждающей текучей среды может быть направлено в первое лопастное устройство, и другое, но также определенное, количество охлаждающей текучей среды может быть направлено во второе лопастное устройство.

Согласно дополнительному примерному варианту выполнения настоящего изобретения, обеспечен лопастной узел турбины, причем лопастной узел содержит первое лопастное устройство, второе лопастное устройство и вышеописанный отражатель.

Согласно дополнительному примерному варианту выполнения настоящего изобретения обеспечен способ изготовления отражателя для направления охлаждающей текучей среды в лопастное устройство турбины. Согласно этому способу, может быть определена теплота окружающей среды в заданном установочном положении лопастного устройства в турбине. Для достижения заданного эффекта охлаждения лопастного устройства в заданном установочном положении, определяют или вычисляют заданный местный поток массы охлаждающей текучей среды в лопастное устройство. В отражателе образуют область отверстия так, что заданный местный поток массы охлаждающей текучей среды способен протекать в лопастное устройство.

Лопастное устройство турбины может обозначать аэродинамический профиль, лопасть ротора, лопасть статора или направляющую лопатку, в частности сопловую направляющую лопатку (NGV) газовой турбины.

Отражатель может быть образован из пластинчатого элемента, в котором используются теплостойкие материалы, такие как керамика или другие пригодные теплостойкие материалы. Первая и вторая области отверстия могут описывать область, через которую охлаждающая текучая среда может протекать внутрь лопастного устройства или отражательной трубки, размещенной внутри направляющей лопатки. Форма каждой первой и второй области отверстия может определять объем потока массы, который может протекать через отражатель в первое или второе лопастное устройство, форма первой и/или второй области отверстия может обеспечивать множество различных форм, таких как круглая, прямоугольная или другие многоугольные формы, множество размеров и множество ориентаций в отношении направления течения охлаждающей текучей среды. Другими словами, форма первой и/или второй области отверстия может определять способность протекать потока массы внутрь первого или второго лопастного устройства.

Согласно дополнительному примерному варианту выполнения, отражатель может содержать также более чем две первую и/или вторую области отверстия так, что один элемент отражателя может содержать множество областей отверстия, которые являются соединяемыми с множеством соответственных лопастных устройств. Более того, один отражатель может быть соединен с множеством лопастных узлов вокруг секции несущего устройства турбины. Отражатель может быть, например, пружиной, нагруженной относительно несущего устройства так, что отражатель может быть прикреплен к несущему устройству запрессовкой.

Выражение «заданное установочное положение» может обозначать особое установочное положение лопастного устройства внутри турбины, т.е. выражение «заданное установочное положение» может обозначать положение, в котором первое и второе лопастное устройство предусмотрено устанавливаемым внутри турбины. В частности, турбины и газовые турбины содержат окружное поперечное сечение, причем в его тангенциальных положениях, например, близких к трубчатому корпусу турбины, устанавливают отдельные горелки и вводят горячий газ из отдельных горелок. Заданные установочные положения, в частности, определяются тангенциальным положением лопастных устройств в отношении положений выпуска горячего газа из отдельных горелок для того, чтобы направлять горячие выпускаемые газы из горелок и/или ступени компрессора в заданном направлении. Например, первое лопастное устройство может быть расположено прямо в центре горячего выпускаемого газа, обеспеченного первой камерой сгорания, тогда как второе лопастное устройство может быть расположено вне этого центра или может находиться непосредственно между двумя камерами сгорания так, что второе лопастное устройство не испытывает попадания основного потока горячих выпускаемых газов, но двумя второстепенными потоками из этих двух камер сгорания. В связи с этим, количество и положения камер сгорания, а также форма и длина переходного канала между камерами сгорания, и запуск ступени турбины имеют влияние на местное распределение горячих газов.

Для определения потока массы охлаждающей текучей среды в заданном установочном положении первого и/или второго лопастного устройства теплоту окружающей среды в заданном установочном положении первого и второго лопастного устройства в турбине узнают, например, измерением температуры или имитированием турбинных рабочих условий. Если теплота окружающей среды в заданном установочном положении лопастного устройства известна, первый поток массы и второй поток массы охлаждающей текучей среды может определяться и регулироваться первой и второй областью отверстия так, что заданный первый поток массы и второй поток массы способны протекать внутрь лопастного устройства для охлаждения лопастного устройства. Таким образом, заданный эффект охлаждения достигается для первого и второго лопастного устройства, при этом заданный эффект охлаждения адаптируется в точности до необходимого для каждого первого и второго лопастного устройства, в частности адаптируется к заданному установочному положению первого и второго лопастного устройства.

С помощью настоящего изобретения использование охлаждающей текучей среды, в частности, охлаждающего воздуха, может быть оптимизировано адаптацией потока массы охлаждающей текучей среды индивидуально к каждому лопастному устройству в отношении заданного установочного положения лопастного устройства. В зависимости от заданного установочного положения лопастное устройство принимает заданный поток массы охлаждающей текучей среды за счет точно отрегулированной формы области отверстия в отражателе.

Первая форма отверстия и вторая форма отверстия отличаются друг от друга так, что различные первый поток массы и второй поток массы охлаждающей текучей среды способны протекать внутрь соответствующих первого лопастного устройства и второго лопастного устройства.

Другими словами, используя отражатель с первой и второй областью отверстия для направления охлаждающей текучей среды, отражатель частично блокирует формой первой области отверстия и второй области отверстия вход охлаждающей текучей среды внутрь первого и/или второго лопастного устройства так, что в различные лопастные устройства может входить больше или меньше охлаждающей текучей среды. Блокировка соответственно формы отверстия небольшого размера может быть использована только для лопастных устройств, которые не подвергаются воздействию, например, температур наиболее горячих газов. Потоки массы охлаждающей текучей среды в лопастные устройства, которые подвергаются воздействию даже более низких температур, могут блокироваться больше меньшей формой отверстия первой и/или второй областей отверстия. Для максимального потока массы охлаждающей текучей среды в лопастное устройство первая и/или вторая форма отверстия первой и/или второй области отверстия может содержать одинаковый размер с внутренней трубкой первого и/или второго лопастного устройства так, что дефлектором не создается блокировка и достигается максимальный эффект охлаждения и максимальный поток массы.

В частности, отражатель размещают на участке впуска охлаждающей текучей среды первого и/или второго лопастного устройства так, что отражатель управляет впуском, соответственно впуском охлаждающей текучей среды, внутрь лопастного устройства. При этом, при управлении впуском охлаждающей текучей среды в первое и/или второе лопастное устройство далее может быть обеспечено более точное управление потоком массы при обеспечении выпуска, соответственно выпуска потока массы, наружу первого и/или второго лопастного устройства. Таким образом, в примерном варианте выполнения отражатель содержит первую область отверстия и вторую область отверстия, причем отражатель установлен с возможностью управления впуском охлаждающей текучей среды внутрь первого и/или второго лопастного устройства.

С помощью настоящего изобретения может быть обеспечен простой механизм охлаждения для лопастного устройства. Простым регулированием формы первой области отверстия и/или второй области отверстия отражателя согласно заданному установочному положению первого лопастного устройства и второго лопастного устройства, может быть обеспечен особый заданный эффект охлаждения для соответственных лопастных устройств. Комплексные смещающие системы для эффекта охлаждения могут быть больше не нужны. Более того, отражатель может быть просто установлен в существующей газовой турбине, в частности между лопастным устройством и несущим кольцом для поддержания лопастных устройств. Может быть возможно переоснащение существующих газовых турбин. Более того, так как отражатель может быть изготовлен простым обеспечением двух областей отверстия с различными формами в пластинчатом листе отражателя, может быть обеспечен простой и недорогой способ изготовления.

Согласно дополнительному примерному варианту выполнения на отражателе может быть обеспечена первая специальная конфигурация первого средства соединения. Первая специальная конфигурация соответствует второй специальной конфигурации второго средства соединения в заданном установочном месте отражателя в турбине.

Первое и/или второе средство соединения может содержать, например, петлю или шпильку на одной стороне и соответствующий зазор, выполняющий функцию соответствия первому и/или второму средству соединения, на другой стороне. Если, например, отражатель содержит первую специальную конфигурацию петель, как первого средства соединения, первая специальная конфигурация петель может крепиться только к соответствующей второй специальной конфигурации зазоров, как второго средства соединения, в заданном установочном положении отражателя турбины. Другими словами, специальная конфигурация петель и специальная конфигурация зазоров образуют особое установочное положение для отражателя относительно турбины. Таким образом, используя первую специальную конфигурацию первого средства соединения и вторую специальную конфигурацию второго средства соединения может быть обеспечена маркировка заданных установочных мест. Это приводит к способу точной установки отражателя внутри турбины, так как отражатель может быть установлен только в специально отведенном и заданном установочном положении. Первое и второе средства соединения также могут быть выбраны из группы, состоящей из шпилек и соответственных отверстий. Первая и вторая специальные конфигурации могут быть обеспечены образованием определенной компоновки или определенным диаметром средства соединения. Первое и второе средства соединения также могут содержать жетоны, которые содержат информацию о корректном установочном положении отражателя. Более того, вторая специальная конфигурация второго средства соединения может быть образована в первом и/или втором лопастных устройствах на (общей) базовой области лопастных устройств или на несущем устройстве, например несущем кольце турбины.

Согласно дополнительному примерному варианту выполнения первая область отверстия и/или вторая область отверстия содержит конфигурацию впускных отверстий. Первая форма отверстий и вторая форма отверстий может быть образована с одним впускным отверстием или с множеством впускных отверстий для охлаждающей текучей среды. Таким образом, за счет конфигурации впускных отверстий характеристики потока охлаждающей текучей среды (например, требуемая турбулентность внутри лопастного устройства) могут быть адаптированы так, что эффект улучшения может быть улучшен.

Согласно дополнительному примерному варианту выполнения, отражатель может содержать выпускные отверстия для выпуска охлаждающей текучей среды в среду первого лопастного устройства и/или второго лопастного устройства для обеспечения пленочного охлаждения на внешней поверхности первого лопастного устройства и/или второго лопастного устройства. Таким образом, часть охлаждающей текучей среды может быть введена через первую и вторую область отверстия внутрь соответственных лопастных устройств, но к тому же, другая часть охлаждающей текучей среды может быть использована для выпуска в среду лопастных устройств. Таким образом, может быть обеспечено внешнее пленочное охлаждение, которое может быть обеспечено на внешней поверхности лопастных устройств, и, подобным образом, может быть обеспечен эффект внутреннего охлаждения, регулируемый первой и второй формами отверстия первой и второй областей отверстия.

Согласно дополнительному примерному варианту выполнения отражателя, отражатель является пространственно закрепляемым на несущем устройстве турбины или на первом лопастном устройстве и/или втором лопастном устройстве.

Согласно дополнительному примерному варианту выполнения лопастного узла, этот узел содержит несущее устройство, в котором несущее устройство прикреплено к турбине и определяет заданное установочное положение первого лопастного устройства и второго лопастного устройства относительно турбины. Согласно дополнительному примерному варианту выполнения, несущее устройство представляет собой несущее кольцо.

Выражение «несущее устройство» может обозначать устройство, которое может поддерживать лопастное устройство в заданном установочном положении в турбине. Несущее устройство может обозначать внутреннее несущее кольцо, которое продолжается по окружности вокруг центра турбины, причем несущее устройство выполнено с возможностью поддержания лопастных устройств. От внутреннего несущего кольца лопастные устройства могут продолжаться в направлении наружу (радиально наружу) относительно центра турбины. Более того, несущее устройство может обозначать внешнее несущее кольцо, от которого лопастные устройства могут продолжаться радиально внутрь к осевой линии газовой турбины. Несущее устройство может быть несущим кольцом статора и, в связи с этим, может быть неподвижно прикреплено к турбине. Более того, несущее устройство может быть несущим кольцом ротора, которое присоединено к оси вращения турбины и может быть выполнено с возможностью поддержания лопастей ротора, в частности ступени турбины газовой турбины.

Отражатель может быть пространственно прикреплен к несущему устройству турбины или к первому или второму лопастному устройству так, что отражатель может быть предварительно собран либо с несущим устройством, либо лопастными устройствами так, что может быть обеспечен способ гибкого изготовления.

Согласно дополнительному примерному варианту выполнения лопастного узла, отражатель неразъемно образован с первым лопастным устройством и/или вторым лопастным устройством.

Выражением «неразъемно» может обозначать, что отражатель и первое и/или второе лопастное устройство изготовлены как одно целое. В частности, лопастные устройства могут быть изготовлены использованием так называемого способа литья в выплавляемые модели, в котором могут быть образованы внутренние охлаждающие пустоты. Кроме охлаждающих пустот отражатель также может быть изготовлен цельным так, что могут быть не нужны дополнительно соединение и изготовление или этап установки между отражателем и лопастными устройствами.

Согласно дополнительному примерному варианту выполнения лопастного узла, отражатель размещают между (a) первым лопастным устройством и вторым лопастным устройством и (b) несущим устройством таким образом, что образуется зазор между отражателем и несущим устройством так, что охлаждающая текучая среда способна протекать через этот зазор. Охлаждающая текучая среда может быть подана в зазор. Первая область отверстия и вторая область отверстия отражателя могут быть соединены с зазором так, что через области отверстия охлаждающая текучая среда может протекать из зазора внутрь первого и/или второго лопастных устройств. Тем самым, отражатель может покрывать по меньшей мере часть поверхности несущего устройства и/или первого и/или второго лопастного устройства так, что охлаждающая текучая среда может быть направлена в зазор между отражателем и этой поверхностью.

Согласно дополнительному примерному варианту выполнения, отражатель содержит третью специальную конфигурацию третьего средства соединения, а несущее устройство содержит четвертую специальную конфигурацию четвертного средства соединения. Третья специальная конфигурация соответствует четвертой специальной конфигурации четвертого средства соединения в заданном установочном положении отражателя.

Третье средство соединения и четвертое средство соединения могут содержать петли и соответствующие зазоры, которые выровнены в заданной специальной конфигурации так, что специальная конфигурация третьего средства соединения крепится к специальной конфигурации четвертого средства соединения (исключительно) в заданном установочном положении.

С помощью настоящего изобретения использование охлаждающего воздуха может быть оптимизировано так, что каждому лопастному устройству придают заданную соответственную форму отверстия области отверстия в зависимости от его заданного установочного положения (например, тангенциального положения) лопастного устройства относительно турбины. Заявленный отражатель может быть установлен в существующей отливке турбины и может быть установлен в несущих устройствах и лопастных устройствах без какого-либо преобразования существующей турбины.

Первая область отверстия и/или вторая область отверстия могут содержать определенное количество впускных отверстий для уменьшения количества охлаждающей текучей среды, используемой для охлаждения лопастных устройств. Применяя заявленный отражатель, эффект охлаждения каждого из лопастных устройств приводят в соответствие со специальным установочным положением лопастного устройства внутри турбины, в частности, относительно установочного положения горелок турбины.

Отметим, что варианты выполнения изобретения были описаны со ссылкой на различные объекты изобретения. В частности, некоторые варианты выполнения были описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения типа устройство, тогда как другие варианты выполнения были описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения типа способ. Однако специалист в области техники сделает вывод из вышеуказанного и следующего далее описания, что помимо отмеченного, в дополнение к любой совокупности признаков, относящихся к одному типу объекта изобретения, любая совокупность между признаками, относящимися к различным объектам изобретения, в частности между признаками пунктов формулы изобретения типа устройство и признаками пунктов формулы изобретения типа способ, также рассматривается как раскрываемая этой заявкой.

Краткое описание чертежей

Вышеопределенные аспекты и дополнительные аспекты настоящего изобретения выражены в примерах варианта выполнения, описываемого далее, и объяснены со ссылкой на примеры варианта выполнения. Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на примеры варианта выполнения, причем которым изобретение не ограничивается.

Фиг. 1 иллюстрирует схематический вид примерного варианта выполнения отражателя;

Фиг. 2 иллюстрирует примерный вариант выполнения лопастного узла турбины с отражателем согласно примерному варианту выполнения настоящего изобретения;

Фиг. 3 иллюстрирует схематический вид лопастного узла согласно примерному варианту выполнения настоящего изобретения; и

Фиг. 4 иллюстрирует увеличенный вид лопастного узла с отражателем согласно примерному варианту выполнения настоящего изобретения.

Подробное описание

Иллюстрации на чертежах являются схематическими. Отметим, что на различных фигурах подобные или идентичные элементы обеспечены одинаковыми ссылочными позициями.

Фиг. 1 показывает отражатель 100 для направления охлаждающей текучей среды 106 к лопастному устройству турбины. Отражатель 100 содержит первую область 101 отверстия с первой формой отверстия и вторую область 102 отверстия со второй формой отверстия. Отражатель 100 является соединяемым с первым лопастным устройством 200 (см. Фиг. 2) и со вторым лопастным устройством (см. Фиг. 2) таким образом, что охлаждающая текучая среда 106 способна протекать в первую область 101 отверстия в первое лопастное устройство 200, и охлаждающая текучая среда способна протекать через вторую область 102 отверстия во второе лопастное устройство 210. Первая форма отверстия отличается от второй формы отверстия для достижения заданного первого потока массы в первое лопастное устройство 200 и заданного второго потока массы во второе лопастное устройство 210 в заданных установочных положениях первого лопастного устройства 200 и второго лопастного устройства 210. Другими словами, первая и вторая области отверстий адаптированы к теплу окружающей среды в заданном установочном положении лопастных устройств 200, 210 в турбине таким образом, что заданный поток массы охлаждающей текучей среды 106 способен протекать в лопастное устройство 200 для достижения заданного эффекта охлаждения для лопастных устройств 200, 210 в заданных установочных положениях.

Заданное установочное положение может определять заданное положение первого и/или второго лопастного устройства 200, 210 относительно турбины. Для каждого заданного установочного положения лопастных устройств 200, 210 в турбине может быть измерено или вычислено заданное тепло окружающей среды так, что заданный поток массы охлаждающей текучей среды 106 может быть определен для достижения требуемого эффекта охлаждения в лопастных устройствах 200, 210.

Как показано на Фиг. 1, первая область 101 отверстия и вторая область 102 отверстия могут содержать конфигурацию впускных отверстий 104, которые могут определять первую форму отверстия первой области 101 отверстия и вторую форму отверстия второй области 102 отверстия. Как показано на Фиг. 1, первая область 101 отверстия, имеющая два впускных отверстия 104, может обеспечивать поток охлаждающей текучей среды 106 в первое лопастное устройство 200, и частично заблокированная вторая область 102 отверстия, имеющая пять меньших впускных отверстий 104, может обеспечивать поток охлаждающей текучей среды 106 во второе лопастное устройство 210. Первая форма отверстия и вторая форма отверстия могут обеспечивать, в частности, с помощью его впускных отверстий 104 частичную блокировку для ограничения потока охлаждающей текучей среды 106 в лопастное устройство 200, 210. Блокировка охлаждающей текучей среды 106 первой формой отверстия и второй формой отверстия также может зависеть от давления, с которым охлаждающая текучая среда 106 подается через первую и вторую формы отверстия.

Первая область 101 отверстия и вторая область 102 отверстия показаны пунктирными линиями на фигурах, так как не могут быть видимы, но лишь определяют область, в которой формы отверстия определены. Дополнительно, первая и вторая области 101, 102 отверстия могут представлять вход аэродинамическому охлаждению в отливке сопловой направляющей лопатки, если она отливается. В связи с этим, в изготовленном изделии формы областей 101 и 102 отверстия могут быть видны незначительно, но это не является обязательным случаем.

Более того, как может быть видно на Фиг. 1, отражатель 100 может содержать первое средство 103 соединения, которое прикреплено в заданной первой специальной конфигурации к отражателю 100. В частности, первое средство 103 соединения может быть образовано в виде петель или шпилек. Фиг. 1 иллюстрирует три возможных положения первого средства 103 соединения в отражателе 100. Первое средство 103 соединения, в частности петли, может быть размещено в левой, центральной или правой части отражателя 100 (см. пунктирные линии на Фиг. 1). В частности, петля (как первое средство 103 соединения) может выполняться только в одном из трех положений, показанных в виде пунктирных линий на Фиг. 1. Левая, центральная и правая петля крепятся в соответствующем левом, центральном или правом зазоре (как втором средстве 201 соединения) в первом лопастном устройстве 200 и/или втором лопастном устройстве 210. Положение, в котором шпилька крепится, определяет зазор и, таким образом, управляет относительным положением отражателя 100 относительно первого лопастного устройства 200 и/или второго лопастного устройства 210 и, таким образом, центра камеры сгорания. Другими словами, посредством границы, определенной вторым средством 201 соединения, может быть определено положение отражателя 100 относительно центра камеры сгорания.

Более того, могут быть образованы одно, два или три первых средств 103 соединения, обозначенных пунктирными линиями на Фиг.1 . Другие положения первого средства 103 соединения в отражателе 100 также могут быть возможны.

Соответствующее второе средство 201 соединения (см. Фиг. 2) может содержать вторую специальную конфигурацию. Первая специальная конфигурация первого средства 103 соединения может крепиться ко второй специальной конфигурации второго средства 201 соединения (исключительно) в заданном установочном положении отражателя 100 в турбине. Если, например, первое средство 103 соединения содержит петлю в левом положении, как видно на Фиг. 1, соответствующая вторая специальная конфигурация второго средства 201 соединения может быть образована зазором, в который можно вставлять петлю, образованную на левой стороне отражателя 100, как видно на Фиг. 1. Если зазор будет отсутствовать в корректном положении в установочном положении, отражатель 100 не может крепиться в этом положении, так как петля исключает корректную установку отражателя 100.

Фиг. 2 иллюстрирует лопастной узел 220, в котором лопастной узел 220 содержит первое лопастное устройство 200, второе лопастное устройство 210 и отражатель 100. Отражатель 100 может быть установлен в базовой области первого лопастного устройства 200 и/или второго лопастного устройства 210. В лопастном узле 220 может быть образовано второе средство 201 соединения. Как показано на Фиг. 2, второе средство 201 соединения образует три зазора, причем положение этих трех зазоров образует вторую специальную конфигурацию. Отражатель 100 должен содержать для его корректной установки первую специальную конфигурацию первого средства 103 соединения, в частности корректные положения петель, так, чтобы первое средство 103 соединения крепилось ко второму средству 201 соединения. Первая специальная конфигурация и вторая специальная конфигурация выполнены таким образом, что отражатель 100 является устанавливаемым исключительно в особом установочном положении. Таким образом, может быть предотвращена некорректная установка отражателя 100 в некорректном установочном положении, где первая область 101 отверстия и вторая область 102 отверстия могут, например, быть соединены с возможностью повреждения лопастных устройств 200, 210. В базовой области первого лопастного устройства 200 и/или второго лопастного устройства 210 может быть образована поперечина, в которой образовано второе средство 201 соединения, например посредством образованием выемок.

Как может быть более того принято во внимание из Фиг. 2, третье средство 202 соединения может быть образовано либо на дефлекторе 100, либо в первом лопастном устройстве 200 и/или втором лопастном устройстве 210. Третье средство соединения может образовывать третью специальную конфигурацию, например отдельно образованные зацепки или зажимы, которые крепятся к четвертому средству 301 соединения (см. Фиг. 3) или несущему устройству 300 (см. Фиг. 3) в особом заданном установочном положении.

В довершении, внутри первого лопастного устройства 200 и второго лопастного устройства 210 пунктирными линями обозначены отверстия 211 для охлаждения лопаток. Может потребоваться создавать вынужденное падение давления, чтобы позволять отражателю 100 - который также может быть назван отражательной пластиной - работать.

Фиг. 3 иллюстрирует примерный вариант выполнения настоящего изобретения, в котором три лопастных узла 220 прикреплены к несущему устройству 300. Несущее устройство 300 может содержать, например, внутреннее несущее кольцо, выполненное с возможностью поддержания лопаток турбины, от внутреннего несущего кольца которой первое лопастное устройство 200 и второе лопастное устройство 210 продолжаются радиально наружу относительно осевой линии турбины. Несущее устройство 300 может содержать четвертое средство 301 соединения, которое может быть образовано в виде зазоров, с которыми может быть зацеплено третье средство 202 соединения. Четвертое средство 301 соединения образует четвертую специальную конфигурацию так, что только заданные лопастные узлы 220, которые содержат соответствующую третью специальную конфигурацию третьего средства 202 соединения, могут быть закреплены в заданном установочном положении на несущем устройстве 300 и таким образом в заданном установочном положении относительно турбины. Как может быть видно на Фиг. 3, левый лопастной узел 220 содержит на правой стороне зацепку или шпильку, образующую третье средство 202 соединения. Только в левом положении несущего устройства 300 третье средство 202 соединения может быть зацеплено четвертым средством 301 соединения. Срединный или правый лопастные узлы 220 не могут прикрепляться к несущему устройству 300 в левом положении, так как третья специальная конфигурация третьего средства 202 соединения срединного или правого лопастных узлов 220 не является прикрепляемой к четвертной специальной конфигурации четвертого средства 301 соединения в левой области несущего устройства 300. Таким образом, каждому лопастному узлу 220 может быть определено заданное особое установочное положение относительно несущего устройства 300 и таким образом относительно турбины.

Более того, как может быть видно на Фиг. 3, лопастные узлы 220 разнесены от поверхности несущего устройства 300 так, что образуется зазор 302. Через зазор 302 охлаждающая текучая среда 106 может быть подана в первое лопастное устройство 200 и/или второе лопастное устройство 210. Охлаждающая текучая среда 106 может быть подана ступенью компрессора турбины в зазор 302.

Лопастные узлы 220 размещены на несущем устройстве 300, причем несущее устройство 300 может быть внутренним несущим кольцом или внешним несущим кольцом. Выравнивание определенного количества лопастных узлов 220 может образовывать конфигурацию, причем эта конфигурация лопастных узлов 220 может повторять себя вокруг периферии несущих колец. Согласно Фиг. 3, конфигурация лопастных узлов 220 может содержать три лопастных узла 220. Такая конфигурация лопастных узлов 220 может повторяться вокруг периферии несущего кольца, например в отношении количества горелок для сжигания. В частности, если горелка для сжигания выпускает нагретый воздух вблизи лопастного узла 220, который размещен в среднем из трех лопастных узлов 220, как показано на Фиг. 3, отражатель 100, закрепленный за средним лопастным узлом 220, может содержать первые формы отверстия и вторые формы отверстия, которые обеспечивают большую величину потока массы охлаждающей текучей среды 106 для того, чтобы охлаждать лопастные устройства 200, 210. Правый и левый лопастные узлы 220, как может быть видно на Фиг. 3, более разнесены от горелки для сжигания так, что на лопастные устройства 200, 210 воздействуют более низкой теплотой окружающей среды. Таким образом, отражатели 100, закрепленные за левым лопастным узлом 220 и правым лопастным узлом 220, могут содержать меньшие области 101, 102 отверстия так, что поток массы охлаждающей текучей среды 106 блокируется больше в отношении этих областей 101, 102 отверстий лопастного узла 220, который размещен в среднем из трех лопастных узлов 220.

Фиг. 3 иллюстрирует только три лопастных узла 220, образующих определенную конфигурацию лопастных узлов 220. Кроме того, конфигурация лопастных узлов 220 может содержать два лопастных узла или множество из более чем трех лопастных узлов 220. Более того, каждая конфигурация может быть повторена вокруг всей периферии несущего устройства 330, в частности несущего кольца.

Фиг. 4 иллюстрирует боковой вид лопастного узла 220. Отражатель 100 может быть прикреплен к базовой области первого и/или второго лопастного устройства 200, 210. Несущее устройство 300 может содержать внутреннее несущее кольцо ступени статора газовой турбины. От центра турбины охлаждающая текучая среда 106 может быть подана через канал 401 подачи в несущее устройство 300. Охлаждающая текучая среда 106 может быть подана в зазор 302, от которого охлаждающая текучая среда 106 направляется внутрь лопастных устройств 200, 210. Тем самым, охлаждающая текучая среда 106 должна проходить отражатель 100 и, таким образом, первую область 101 отверстия и вторую область 102 отверстия. Размеры соответственно первой формы отверстия и второй формы отверстия адаптированы к заданному установочному положению лопастного узла 220, соответственно первого лопастного устройства 200 и второго лопастного устройства 210 относительно турбины.

Более того, как может быть видно на Фиг. 4, третье средство 202 соединения образовано в крюкообразной форме, причем третье средство 202 соединения прикреплено либо к (базовой области) лопастных устройств 200, 201, либо к элементу 100 отражателя. Третье средство 202 соединения может крепиться к заданной специальной конфигурации четвертого средства 301 соединения.

Кроме того, на Фиг. 4 для специального лопастного устройства 200, 210 пунктирными линиями обозначены два впускных отверстия 104, образующих проход через отражатель 100. Более того, отверстие 402 лопасти в основании лопастного устройства 200, 210 также обозначено пунктирными линиями. Поперечное сечение отверстия 402 лопасти может быть значительно шире поперечного сечения впускных отверстий 104. Поток массы через лопастное устройство 200, 210 опять же может быть определен поперечным сечением впускных отверстий 104.

1. Узел турбины, причем узел (220) содержит
первое устройство (200) направляющих лопаток,
второе устройство (210) направляющих лопаток, и
отражатель (100), образованный из пластинчатого элемента,
причем отражатель (100) содержит
первую область (101) отверстия с первой формой отверстия, причем первая область (101) отверстия содержит конфигурацию впускных отверстий (104), образующих первую форму отверстия, и
вторую область (102) отверстия со второй формой отверстия, причем вторая область (102) отверстия содержит дополнительную конфигурацию впускных отверстий (104), образующих вторую форму отверстия,
причем 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, и
причем 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.

2. Узел по п.1, в котором отражатель дополнительно содержит выпускные отверстия (105) для выпуска охлаждающей текучей среды (106) в среду первого устройства (200) направляющих лопаток и/или второго устройства (210) направляющих лопаток для обеспечения пленочного охлаждения на поддерживающей поверхности первого устройства (200) направляющих лопаток и/или второго устройства (210) направляющих лопаток.

3. Узел по п.1 или 2,
в котором отражатель (100) образован как одно целое с первым устройством (200) направляющих лопаток и/или вторым устройством(210) направляющих лопаток.

4. Узел по п.1 или 2, дополнительно содержащий
несущее устройство (300),
причем несущее устройство (300) установлено в турбине и определяет заданное установочное положение первого устройства (200) направляющих лопаток и второго устройства (210) направляющих лопаток относительно турбины.

5. Узел по п.3, дополнительно содержащий
несущее устройство (300),
причем несущее устройство (300) установлено в турбине и определяет заданное установочное положение первого устройства (200) направляющих лопаток и второго устройства (210) направляющих лопаток относительно турбины.

6. Узел по п.4,
в котором несущее устройство представляет собой несущее кольцо.

7. Узел по п.5,
в котором несущее устройство представляет собой несущее кольцо.

8. Узел по п.4,
в котором отражатель (100) размещен между
(a) первым и вторым устройством (200, 210) направляющих лопаток и
(b) несущим устройством (300) таким образом, что образован зазор (302) между отражателем (100) и несущим устройством (300) так, что охлаждающая текучая среда (106) способна протекать через этот зазор (302).

9. Узел по одному из пп.5-7,
в котором отражатель (100) размещен между
(a) первым и вторым устройством (200, 210) направляющих лопаток и
(b) несущим устройством (300) таким образом, что образован зазор (302) между отражателем (100) и несущим устройством (300) так, что охлаждающая текучая среда (106) способна протекать через этот зазор (302).

10. Узел по п.1,
в котором отражатель (100) дополнительно содержит
первую конфигурацию первого средства (103) соединения,
причем первая конфигурация соответствует второй конфигурации второго средства (201) соединения в заданном установочном положении отражателя (100) в турбине.

11. Узел по п.4,
в котором отражатель (100) содержит третью конфигурацию третьего средства (202) соединения,
в котором несущее устройство (300) содержит четвертую конфигурацию четвертого средства (301) соединения, и
причем третья конфигурация соответствует четвертой конфигурации четвертого средства (301) соединения в заданном установочном положении отражателя (100).

12. Узел по одному из пп.5-8,
в котором отражатель (100) содержит третью конфигурацию третьего средства (202) соединения,
в котором несущее устройство (300) содержит четвертую конфигурацию четвертого средства (301) соединения, и
причем третья конфигурация соответствует четвертой конфигурации четвертого средства (301) соединения в заданном установочном положении отражателя (100).

13. Узел по п.9,
в котором отражатель (100) содержит третью конфигурацию третьего средства (202) соединения,
в котором несущее устройство (300) содержит четвертую конфигурацию четвертого средства (301) соединения, и
причем третья конфигурация соответствует четвертой конфигурации четвертого средства (301) соединения в заданном установочном положении отражателя (100).



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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.

Охлаждаемая лопатка газовой турбины содержит перо, расположенное в направлении потока между передней кромкой и задней кромкой и ограниченное со стороны всасывания и со стороны нагнетания соответствующими стенками. Между стенками расположено внутреннее пространство, в котором охлаждающий воздух протекает в направлении потока к задней кромке и выходит наружу в зоне задней кромки. Стенка на стороны нагнетания оканчивается в направлении потока с образованием закраины на стороне нагнетания на расстоянии от задней кромки. Охлаждающий воздух выходит из внутреннего пространства на стороне нагнетания. Внутреннее пространство разделено на расстоянии от задней кромки множеством ребер, ориентированных параллельно направлению потока, на множество параллельных, вызывающих перепад давления охлаждающих каналов, в которых дополнительно расположены завихрители для увеличения охлаждающего действия. Непосредственно перед выходом охлаждающего воздуха из внутреннего пространства на пути потока охлаждающего воздуха расположено некоторое число перемычек потока, распределенных поперечно направлению потока, линейная плотность которых меньше линейной плотности ребер. Между охлаждающими каналами и перемычками потока расположено в виде двухмерной решетчатой структуры множество штифтов, проходящих через внутреннее пространство поперечно направлению потока между стенкой на стороне всасывания и стенкой на стороне нагнетания. Изобретение направлено на снижение аэродинамических потерь на задней кромке и расхода охлаждающего воздуха. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Охлаждаемый элемент газовой турбины для охлаждения термически нагруженной на передней стороне стенки содержит на обратной стороне стенки с распределением по поверхности множество выступающих из стенки шипов, а также средства для формирования направленных струй охлаждающей среды в зоне шипов на обратную сторону стенки, предназначенных для ударного охлаждения. Распределение шипов в пределах критических зон (Ас) элемента имеет более высокую плотность, чем на его остальных участках. Средства для создания направленных на обратную сторону стенки струй содержат ударно-охлаждающую пластину с распределенными ударно-охлаждающими отверстиями. Плотность ударно-охлаждающих отверстий коррелированна с плотностью шипов. Изобретение направлено на создание охлаждаемого элемента газовой турбины, охлаждение которого оптимально согласовано с локально изменяющейся термической нагрузкой, не вызывая дополнительного расхода охлаждающего воздуха. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Рабочая лопатка газовой турбины содержит профильную часть, проходящую в продольном направлении, и хвостовик лопатки, служащий для крепления рабочей лопатки на валу ротора газовой турбины. Профильная часть рабочей лопатки выполнена с внутренними каналами охлаждения. Каналы охлаждения предпочтительно проходят вдоль продольного направления и могут быть обеспечены охлаждающим воздухом с помощью средств подачи охлаждающего воздуха, имеющихся внутри хвостовика рабочей лопатки. Хвостовик рабочей лопатки снабжен каналом, проходящим в поперечном направлении через указанный хвостовик рабочей лопатки и сообщающийся с каналами охлаждения. В канал лопатки введена вставка для установления окончательной конфигурации и характеристик соединений между каналом лопатки и каналами охлаждения. Канал лопатки представляет собой цилиндрический канал. Вставка имеет трубчатую конфигурацию так, что она полностью размещается в цилиндрическом канале. В стенке вставки имеется, по меньшей мере, одно сопло, через которое один из каналов охлаждения соединен с каналом рабочей лопатки и которое определяет массовый расход охлаждающего воздуха, поступающего в один канал охлаждения. Изобретение направлено на оптимизирование распределения и подачи охлаждающего воздуха, не жертвуя при этом простотой изготовления лопатки. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Рабочая лопатка или лопатка направляющего аппарата турбины с по меньшей мере одним внутренним радиальным каналом для циркуляции охлаждающего агента, ограниченным стенкой высокого давления на поверхности высокого давления и стенкой низкого давления на поверхности низкого давления, соединяющимися в радиально ориентированной передней кромке вверху по течению и в задней кромке внизу по течению, содержит по меньшей мере одно выходное отверстие, расположенное в по меньшей мере в одном из следующих мест - в стенке на стороне повышенного давления или в стенке на стороне пониженного давления для выпуска охлаждающего агента из внутреннего радиального канала в окружающую среду. Вдоль задней кромки расположено по меньшей мере одно выходное отверстие, выходящее на поверхность высокого давления задней кромки. На поверхности высокого давления рабочей лопатки/направляющего аппарата задняя кромка содержит уступ в сторону поверхности низкого давления. По меньшей мере одно выходное отверстие на задней кромке по меньшей мере частично сообщается с окружающей средой в районе данного уступа. Выходное отверстие на задней кромке выполнено так, что охлаждающий агент подводится к нему по каналу, лишь частично открывающемуся в радиально расположенной поверхности передней кромки уступа. Канал проходит по крайне мере частично по длине нижней поверхности уступа с образованием отверстия со срезом. Изобретение направлено на усовершенствование пленочного охлаждения задней кромки лопатки. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 12 ил.

Охлаждаемая перфорированная лопатка турбины содержит перфорированную оболочку с охлаждающими отверстиями малого диаметра. В перфорированной оболочке лопатки в местах расположения отверстий выполнены разделительные полости овальной формы с шириной овала, равной диаметру отверстия, и высотой овала, несколько большей диаметра отверстия, расположенные с ориентацией высоты овала в радиальном направлении. Изобретение повышает эффективность охлаждения лопатки турбины. 3 ил.
Наверх