Способ охлаждения рабочих лопаток турбины двухконтурного газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления



Способ охлаждения рабочих лопаток турбины двухконтурного газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления
Способ охлаждения рабочих лопаток турбины двухконтурного газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2525379:

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

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.

 

Изобретение относится к высокотемпературным турбинам газотурбинных двигателей, а именно к системам охлаждения рабочих лопаток турбин авиационных двигателей.

Известен способ охлаждения рабочих лопаток турбины двухконтурного газотурбинного двигателя, у которых внутреняя полость каждой лопатки разделена перегородкой на полость у входной кромки и остальную полость, включающий отбор воздуха из воздушной полости камеры сгорания, его охлаждение в воздухо-воздушном теплообменнике, установленном в наружном контуре двигателя, его сбор в воздушном коллекторе, регулирование его расхода с помощью управляющих клапанов и подачу его в остальные внутренние полости рабочих лопаток через аппарат закрутки и воздушные каналы в рабочем колесе турбины, а также охлаждение полостей у входных кромок рабочих лопаток воздухом, подаваемым через дополнительный аппарат закрутки и дополнительные воздушные каналы в рабочем колесе турбины с регулированием его расхода с помощью дополнительных управляющих клапанов (см. патент РФ №2387846, МПК F01D 5/18, опубл. 27.04.2010 г.).

Также известно 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, содержащее последовательно установленные воздухо-воздушный теплообменник, размещенный в наружном контуре, соединенный своим входом с воздушной полостью камеры сгорания, а выходом с воздушным коллектором, управляющие клапаны, воздуховод, проходящий через внутренние полости сопловых лопаток, аппарат закрутки статора турбины, воздушные каналы в рабочем колесе, соединенные с остальными полостями рабочих лопаток, а полости у входных кромок лопаток соединены с источником воздуха через дополнительные управляющие клапаны, дополнительный воздуховод, проходящий через дополнительные внутренние полости сопловых лопаток, дополнительный аппарат закрутки статора турбины, дополнительные воздушные каналы в рабочем колесе (см. патент РФ №2387846, МПК F01D 5/18, опубл. 27.04.2010 г.).

Недостатком таких технических решений является то, что охлаждение внутренней полости лопатки, расположенной у входной кромки, происходит горячим воздухом, отбираемым из воздушной полости камеры сгорания, минуя воздухо-воздушный теплообменник, имеющим относительно высокую температуру, что не обеспечивает оптимальный уровень температуры входной кромки лопатки при повышении рабочей температуры газа перед турбиной.

Задачей изобретения является снижение температуры охлаждающего воздуха, идущего на охлаждение внутренней полости рабочей лопатки, расположенной у входной кромки.

Указанная задача достигается тем, что в способе охлаждения рабочих лопаток турбины двухконтурного газотурбинного двигателя, у которых внутреняя полость каждой лопатки разделена перегородкой на полость у входной кромки и остальную полость, включающем отбор воздуха из воздушной полости камеры сгорания, его охлаждение в воздухо-воздушном теплообменнике, установленном в наружном контуре двигателя, его сбор в воздушном коллекторе, регулирование его расхода с помощью управляющих клапанов и подачу его в остальные внутренние полости рабочих лопаток через аппарат закрутки и воздушные каналы в рабочем колесе турбины, а также охлаждение полостей у входных кромок рабочих лопаток воздухом, подаваемым через дополнительный аппарат закрутки и дополнительные воздушные каналы в рабочем колесе турбины с регулированием его расхода с помощью дополнительных управляющих клапанов, в этом способе на охлаждение внутренней полости каждой рабочей лопатки, расположенной у входной кромки, подают воздух из воздушного коллектора, управляющие клапаны и дополнительные управляющие клапаны устанавливают на выходе из воздушного коллектора, при этом с помощью изменения расхода воздуха через управляющие клапаны и дополнительные управляющие клапаны изменяют и температуру воздуха на выходе из воздушного коллектора.

Указанная задача достигается и тем, что в устройстве для охлаждения рабочих лопаток турбины двухконтурного газотурбинного двигателя, у которых внутренняя полость каждой лопатки разделена перегородкой на полость у входной кромки и остальную полость, содержащем последовательно установленные воздухо-воздушный теплообменник, размещенный в наружном контуре, соединенный своим входом с воздушной полостью камеры сгорания, а выходом с воздушным коллектором, управляющие клапаны, воздуховод, проходящий через внутренние полости сопловых лопаток, аппарат закрутки статора турбины, воздушные каналы в рабочем колесе, соединенные с остальными полостями рабочих лопаток, а полости у входных кромок лопаток соединены с источником воздуха через дополнительные управляющие клапаны, дополнительный воздуховод, проходящий через дополнительные внутренние полости сопловых лопаток, дополнительный аппарат закрутки статора турбины, дополнительные воздушные каналы в рабочем колесе, в устройстве в качестве источника воздуха для охлаждения полостей у входных кромок лопаток выбран воздушный коллектор, входы управляющих и дополнительных управляющих клапанов соединены с воздушным коллектором, а выходы дополнительных управляющих клапанов сообщены с дополнительным аппаратом закрутки через дополнительный воздуховод, проходящий через внутренние полости сопловых лопаток и дополнительный воздуховод статора турбины.

Кроме того, полости у входных кромок рабочих лопаток могут быть сообщены перфорационными отверстиями с проточной частью турбины.

Подача воздуха из воздушного коллектора на охлаждение внутренней полости каждой рабочей лопатки, расположенной у входной кромки, снижает его температуру.

Соединение входов управляющих клапанов и дополнительных управляющих клапанов с воздушным коллектором позволяет при изменении расхода воздуха хотя бы через один из этих клапанов дополнительно уменьшать температуру охлаждающего воздуха вследствие увеличения эффективности воздухо-воздушного теплообменника за счет уменьшения расхода охлаждающего воздуха, идущего через воздухо-воздушный теплообменник, при сохранении расхода холодного воздуха наружного контура.

В этом случае обе полости каждой рабочей лопатки охлаждаются более холодным воздухом, что, с одной стороны, обеспечивает оптимальное температурное состояние лопатки и, как следствие, увеличивается ресурс двигателя в целом, а с другой стороны, создает возможность охладить рабочую лопатку меньшим расходом воздуха. Это дополнительно экономит охлаждающий воздух, который возвращается в камеру сгорания двигателя, что приводит к снижению потребной температуры газа перед турбиной, улучшая температурное состояние основных элементов и также одновременно снижая удельный расход топлива, и как следствие повышая экономичность двигателя в целом.

На фиг.1 показан продольный разрез устройства для охлаждения рабочих лопаток двухконтурного газотурбинного двигателя, реализующий предлагаемый способ.

На фиг.2 показана рабочая лопатка, у которой полости у входных кромок сообщены перфорационными отверстиями с проточной частью турбины.

Устройство для охлаждения рабочих лопаток турбины двухконтурного газотурбинного двигателя, к которых внутренняя полость 1 каждой рабочей лопатки 2 разделена перегородкой 3 на полость у входной кромки 4 и остальную полость 5, содержит последовательно установленные воздухо-воздушный теплообменник 6, размещенный в наружном контуре 7, соединенный своим входом 8 с воздушной полостью 9 камеры сгорания 10, а выходом 11 с воздушным коллектором 12 с управляющими клапанами 13 на выходе из него, воздуховодом 14, проходящим через внутренние полости 15 сопловых лопаток 16, аппарат закрутки 17 статора 18 турбины 19, воздушные каналы 20 в рабочем колесе 21, соединенные с остальными полостями 5 рабочих лопаток 2. Полости у входных кромок 4 рабочих лопаток 2 соединены с воздушным коллектором 12 через дополнительные управляющие клапаны 22, дополнительный воздуховод 23, проходящий через дополнительные внутренние полости 24 сопловых лопаток 16, дополнительный аппарат закрутки 25 статора 18 турбины 19, дополнительные воздушные каналы 26 в рабочем колесе 21. Полости 4 у входных кромок рабочих лопаток 1 могут быть сообщены перфорационными отверстиями 27 с проточной частью турбины.

Способ осуществляют следующим образом:

Воздух из воздушной полости 9 камеры сгорания 10 поступает в воздухо-воздушный теплообменник 6, где происходит его охлаждение за счет обдува более холодным воздухом наружного контура 7. После охлаждения воздух поступает в воздушный коллектор 12, где, с одной стороны, поступает в управляющие клапаны 13 и далее через последовательно размещенные воздуховод 14, проходящий через внутренние полости 15 сопловых лопаток 16, аппарат закрутки 17 статора 18 турбины 19, воздушные каналы 20 в рабочем колесе 21, транспортируется в остальные полости 5 рабочих лопаток 2, а с другой стороны, поступает в дополнительные управляющие клапаны 22 и далее через последовательно размещенные дополнительный воздуховод 23, проходящий через дополнительные внутренние полости 24 сопловых лопаток 16, дополнительный аппарат закрутки 25 статора 18 турбины 19, дополнительные воздушные каналы 26 в рабочем колесе 21 транспортируется в полости у входных кромок 4 рабочих лопаток 2.

При снижении оборотов двигателя и температуры газа перед турбиной уменьшают расход охлаждающего воздуха путем уменьшения площади проходного сечения управляющих клапанов 13 и дополнительных управляющих клапанов 22. Таким образом, расход охлаждающего воздуха, проходящего через воздухо-воздушный теплообменник 6, уменьшается и при сохранении расхода воздуха, идущего через наружный контур 7, увеличивается эффективность воздухо-воздушного теплообменника, вследствие чего дополнительно уменьшается температура охлаждающего воздуха, идущего на охлаждение рабочей лопатки 2.

Таким образом, изобретение позволяет, с одной стороны, обеспечить надежность и ресурс двигателя, а с другой стороны, обеспечить высокую экономичность двигателя.

1. Способ охлаждения рабочих лопаток турбины двухконтурного газотурбинного двигателя, у которых внутренняя полость каждой лопатки разделена перегородкой на полость у входной кромки и остальную полость, включающий отбор воздуха из воздушной полости камеры сгорания, его охлаждение в воздухо-воздушном теплообменнике, установленном в наружном контуре двигателя, его сбор в воздушном коллекторе, регулирование его расхода с помощью управляющих клапанов и подачу его в остальные внутренние полости рабочих лопаток через аппарат закрутки и воздушные каналы в рабочем колесе турбины, а также охлаждение полостей у входных кромок рабочих лопаток воздухом, подаваемым через дополнительный аппарат закрутки и дополнительные воздушные каналы в рабочем колесе турбины с регулированием его расхода с помощью дополнительных управляющих клапанов, отличающееся тем, что на охлаждение внутренней полости каждой рабочей лопатки, расположенной у входной кромки, подают воздух из воздушного коллектора, управляющие клапаны и дополнительные управляющие клапаны устанавливают на выходе из воздушного коллектора, при этом с помощью изменения расхода воздуха через управляющие клапаны и дополнительные управляющие клапаны изменяют и температуру воздуха на выходе из воздушного коллектора.

2. 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, содержащее последовательно установленные воздухо-воздушный теплообменник, размещенный в наружном контуре, соединенный своим входом с воздушной полостью камеры сгорания, а выходом с воздушным коллектором, управляющие клапаны, воздуховод, проходящий через внутренние полости сопловых лопаток, аппарат закрутки статора турбины, воздушные каналы в рабочем колесе, соединенные с остальными полостями рабочих лопаток, а полости у входных кромок лопаток соединены с источником воздуха через дополнительные управляющие клапаны, дополнительный воздуховод, проходящий через дополнительные внутренние полости сопловых лопаток, дополнительный аппарат закрутки статора турбины, дополнительные воздушные каналы в рабочем колесе, отличающееся тем, что в качестве источника воздуха для охлаждения полостей у входных кромок лопаток выбран воздушный коллектор, входы управляющих и дополнительных управляющих клапанов соединены с воздушным коллектором, а выходы дополнительных управляющих клапанов сообщены с дополнительным аппаратом закрутки через дополнительный воздуховод, проходящий через внутренние полости сопловых лопаток и дополнительный воздуховод статора турбины.

3. Устройство для охлаждения рабочих лопаток турбины двухконтурного газотурбинного двигателя по п.2, отличающееся тем, что полости у входных кромок рабочих лопаток сообщены перфорационными отверстиями с проточной частью турбины.



 

Похожие патенты:

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.

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.

Узел турбины содержит первое устройство (200) направляющих лопаток, второе устройство (210) направляющих лопаток, и отражатель (100), образованный из пластинчатого элемента.

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.

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.

Охлаждаемая турбина авиационного газотурбинного двигателя содержит рабочее колесо с установленными на нем рабочими лопатками с двумя контурами охлаждения, последовательно соединенные с воздушными каналами в рабочем колесе, с независимыми кольцевыми диффузорными каналами, сопловые лопатки и теплообменник. Кольцевые диффузорные каналы образованы на поверхности рабочего колеса, соединены с сопловыми аппаратами закрутки и транзитными воздуховодами на их входе. Каждая из сопловых лопаток 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. Охлаждающая 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 раздаточная полость соединена с проточной частью турбины. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения турбины, а также повысить ее экономичность. 6 з.п. ф-лы, 5 ил. .

Лопатка содержит внутренние полости для циркуляции охлаждающего газа. Полости разделены перегородками, проходящими в радиальном направлении. Одна из перегородок, наиболее близкая к задней кромке лопатки, отклонена от радиального направления в направлении к задней кромке, начиная, по меньшей мере, с 70% высоты лопатки, считая от полки лопатки до радиуса внешней кромки. Одна из полостей, ограниченная в направлении задней кромки лопатки указанной перегородкой, наиболее близкой к задней кромке лопатки, содержит ряд просверленных каналов, ведущих к боковой стороне лопатки. Просверленные каналы открываются в указанную полость через отверстия, расположенные по линии, параллельной указанной перегородке. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения в верхней части лопаток в углу между задней кромкой и внешней кромкой. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ охлаждения конструктивных элементов турбины двигателя, содержащего на выпуске конструкцию с положительным коэффициентом рекуперации Ср на совокупности рабочих режимов, подразумевающих наличие охлаждения, предназначенный, по меньшей мере, для пары конструктивных элементов, одним из которых является передний статор направляющего соплового аппарата, а другим примыкающая к статору опора уплотнительного кольца задних регулируемых лопаток, заключается в отборе потока окружающего воздуха путем засасывания на уровне, по меньшей мере, одного охлаждаемого конструктивного элемент. Засасывание сопровождается прохождением, которое приводит к образованию принудительной конвекции, связанной с этим конструктивным элементом, а затем повторным задним введением воздуха в выпускную трубку тока. Охлаждение осуществляют последовательным методом путем последовательной циркуляции одного и того же потока воздуха в двух конструктивных элементах. Охлаждение также осуществляют параллельным методом посредством автономных циркуляций потоков воздуха в каждом из конструктивных элементов или смешанным методом посредством последовательной циркуляции одного и того же потока в двух конструктивных элементах и автономной циркуляции второго потока во втором конструктивном элементе путем отбора окружающего воздуха на уровне переднего статора направляющего соплового аппарата для последовательного и смешанного видов охлаждения и каждого конструктивного элемента для параллельного и смешанного видов охлаждения. Изобретение направлено на уменьшение эксплуатационных затрат и повышение эффективности охлаждения. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх