Охлаждаемая лопатка газовой турбины



Охлаждаемая лопатка газовой турбины
Охлаждаемая лопатка газовой турбины

 


Владельцы патента RU 2538978:

АЛЬСТОМ ТЕКНОЛОДЖИ ЛТД. (CH)

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.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области газовых турбин. Оно касается охлаждаемой лопатки газовой турбины согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Изобретение касается также способа эксплуатации охлаждаемой лопатки.

Уровень техники

Из ЕР-А1-1 113 145 известна направляющая лопатка первого ряда газовой турбины с типичной структурой охлаждения задней кромки лопатки. Комбинация из ребер и штифтов на пути потока охлаждающего воздуха к задней кромке обеспечивает эффективное охлаждение, при этом поток массы охлаждающего воздуха регулируется дросселирующим устройством на задней кромке. Однако такой вид охлаждения имеет тот недостаток, что требуются относительно толстые задние кромки, вызывающие значительные аэродинамические потери.

Для обеспечения требуемой оптимизации эффективности и выходной мощности необходимо, чтобы

- задняя кромка лопатки была выполнена по возможности тонкой для минимизации возникающих на ней аэродинамических потерь и

- расход охлаждающего воздуха был по возможности малым.

Более низкий расход охлаждающего воздуха может быть обеспечен передовыми технологиями охлаждения и применением обратно охлажденного охлаждающего воздуха. Задние кромки могут быть получены более тонкими в том случае, когда охлаждающий воздух выпускается на стороне нагнетания лопатки. Кроме того, уменьшенный поток охлаждающего воздуха требует дросселирования на задней кромке, что ведет к значительному запирающему действию. Однако значительное запирающее действие вызывает неравномерное по ширине распределение пленки охлаждающего воздуха, образующейся на задней кромке, что обуславливает участки локального перегрева ("hot spots" - горячие пятна).

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание охлаждаемой лопатки для газовой турбины вышеназванного типа, в которой отсутствуют недостатки прежних лопаток и которая одновременно отличается низкими аэродинамическими потерями и заметно меньшим расходом охлаждающего воздуха.

Эта задача решается совокупностью признаков пункта 1 формулы изобретения. Существенное значение для решения согласно изобретению имеет то, что стенка на стороне нагнетания оканчивается - в направлении потока - с образованием закраины на стороне нагнетания на некотором расстоянии от задней кромки таким образом, что охлаждающий воздух выходит из внутреннего пространства на стороне нагнетания, что на некотором расстоянии от задней кромки внутреннее пространство распределено множеством ребер, ориентированных параллельно направлению потока, на множество параллельных охлаждающих каналов, которые обеспечивают большой перепад давления и в которых дополнительно расположены завихрители для повышения охлаждающего действия, и что непосредственно перед выходом охлаждающего воздуха из внутреннего пространства предусмотрена на пути потока охлаждающего воздуха большая часть перемычек потока, распределенных поперечно направлению потока.

Вариант выполнения изобретения отличается тем, что линейная плотность перемычек потока меньше линейной плотности ребер.

Согласно другому варианту выполнения изобретения перемычки потока имеют соответственно каплеобразный краевой контур, причем острый конец направлен в направлении потока.

Еще один вариант выполнения изобретения отличается тем, что 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.

В качестве завихрителей могут применяться, в частности, косо установленные в охлаждающих каналах ребра на внутренней стороне стенки на стороне всасывания и стенки на стороне нагнетания.

Охлаждаемая лопатка эксплуатируется также таким образом, что во внутреннем пространстве такой лопатки присутствуют осевые ребра, увеличивающие поверхность теплообмена между стенками и потоком охлаждающего воздуха. Кроме того, обеспечиваются преимущества в том случае, когда в охлаждающих каналах (23) предусмотрены завихрители в форме ребер, которые повышают в соответствующей зоне действия коэффициент теплообмена. Также достигаются преимущества и в том случае, когда осевые ребра и завихрители встраиваются одновременно, которые затем вызывают перепад давления, вследствие чего на выходе задней кромки могут быть целенаправленно предусмотрены перемычки потока, обеспечивающие в соответствующей зоне действия при минимизированном запирающем действии выравнивание потока охлаждающего воздуха. Кроме того, эти перемычки потока способны минимизировать благодаря каплеобразному выполнению боковое неравномерное распределение образующейся здесь пленки охлаждающего воздуха, вследствие чего за этими перемычками потока не могут совершенно возникать большие вихревые шлейфы.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение подробнее поясняется с помощью примеров своего выполнения со ссылкой на чертеж. Все несущественные для непосредственного понимания изобретения элементы опущены. Одинаковые элементы на разных фигурах обозначены одинаковыми позициями. При этом изображено:

на фиг.1 - вырыв по сечению лопатки согласно примеру выполнения изобретения;

на фиг.2 - разрез по плоскости II-II на фиг.1.

Осуществление изобретения

На фигурах 1 и 2 изображено внутреннее строение пера 24 лопатки 10 газовой турбины согласно примеру выполнения изобретения. Лопатка 10 имеет (выпуклую) сторону всасывания 15 и (вогнутую) сторону нагнетания 16, из которых на фиг.1 показаны только участки, расположенные вблизи задней кромки 13. На стороне всасывания 15 перо 24 лопатки ограничено первой стенкой 11, на стороне нагнетания 16 - второй стенкой 12. Обе стенки 11, 12 охватывают внутреннее пространство 14, через которое протекает охлаждающий воздух для охлаждения пера 24 лопатки. Горячий газ турбины протекает по перу 24 лопатки в направлении потока 25 от (не показанной на фиг.1) передней кромки к задней кромке 13. Охлаждающий воздух протекает в этом же направлении через внутреннее пространство 14 и выходит в зоне задней кромки 13 из лопатки 10.

Задняя кромка 13 лопатки на фиг.1 образована концом стенки 11 на стороне всасывания. Стенка 12 на стороне нагнетания заканчивается на некотором расстоянии от этой задней кромки 13, вследствие чего охлаждающий воздух выходит в образовавшемся просвете на стороне нагнетания 16 уже перед задней кромкой 13 и создает пленочное охлаждение задней кромки 13. Благодаря смещенному расположению кромок обеих стенок 11 и 12 возникает особенно тонкая охлажденная задняя кромка 13, на которой заметно снижаются аэродинамические потери.

Охлаждающий воздух, поступающий во внутреннее пространство лопатки 10, на своем пути к задней кромке 13 направляется сначала множеством параллельных, ориентированных в направлении потока 25 охлаждающих каналов 23, образованных осевыми ребрами 17 между обеими стенками 11 и 12. В охлаждающих каналах 23 на внутренних сторонах стенок 11, 12 расположены завихрители 18 в форме наклонных ребер, благодаря которым увеличивается теплообмен между стенками 11, 12. За охлаждающими каналами 23 следуют штифты 19, которые распределены в виде решетчатой структуры и которые, как и осевые ребра 17, размещены между обеими стенками 11, 12 и улучшают охлаждение стенки в этой зоне. В заключение охлаждающий воздух проходит через отдельные ряды каплеобразных перемычек 20 потока и выходит затем между закраиной 21 на стороне нагнетания и задней кромкой 13 на стороне нагнетания 16 из лопатки 10. При этом форма поперечного сечения перемычек 20 потока не ограничивается исключительно каплеобразной формой. В отдельных случаях могут применяться и другие обтекаемые формы. Если поток должен регулироваться в отношении определенного направления и интенсивности, то перемычки 20 потока выполняются соответствующими. При этом линейная плотность перемычек 20 потока меньше линейной плотности осевых ребер 17. Однако это в свою очередь не является обязательным условием, так как в зависимости от вида конструктивного выполнения плотность перемычек 20 потока может быть выбрана равной или большей линейной плотности осевых ребер 17.

На стороне нагнетания 16 дополнительно предусмотрен перед охлаждающими каналами 23 ряд сверлений 22 под пленочное охлаждение, через которые охлаждающий воздух выходит на стороне нагнетания 16 и образует здесь охлаждающую пленку.

Следовательно, лопатка отличается следующими свойствами и преимуществами:

- осевые ребра 17 обеспечивают структуру охлаждения для относительно широкого аэродинамического профиля. Охлаждающие каналы 23 между осевыми ребрами 17 имеют достаточно малую площадь поперечного сечения для образования больших скоростей потока даже для больших промежутков между стороной всасывания и стороной нагнетания;

- осевые ребра 17 увеличивают поверхность теплообмена между стенками и потоком охлаждающего воздуха;

- завихрители 18 в форме ребер в охлаждающих каналах 23 дополнительно повышают коэффициент теплообмена;

- осевые ребра 17 вместе с завихрителями 18 вызывают большой перепад давления. Это дает возможность использовать на выходе в качестве дросселирующего устройства перемычки 20 потока с относительно низким запирающим действием, что обеспечивает очень равномерную пленку охлаждающего воздуха на задней кромке 13;

- группы штифтов 19 используются в той зоне, в которой промежуток между стороной всасывания и стороной нагнетания является меньшим;

- каплеобразные перемычки 20 потока применяются для минимизации бокового неравномерного распределения пленки охлаждающего воздуха путем исключения больших вихревых шлейфов за перемычками;

- ряд сверлений 22 под пленочное охлаждение на стороне нагнетания 16 позволяет снизить температуру в задней части стороны нагнетания 16.

Перечень позиций

10 лопатка (газовой турбины)
11 стенка (сторона всасывания)
12 стенка (сторона нагнетания)
13 задняя кромка
14 внутреннее пространство
15 сторона всасывания
16 сторона нагнетания
17 осевое ребро
18 завихритель
19 штифт
20 перемычка потока
21 закраина на стороне нагнетания
22 сверление под пленочное охлаждение
23 охлаждающий канал
24 перо лопатки
25 направление потока.

1. Охлаждаемая лопатка (10) газовой турбины, содержащая перо (24), расположенное в направлении потока (25) между передней кромкой и задней кромкой (13) и ограниченное со стороны всасывания (15) и со стороны нагнетания (16) соответственно стенкой (11 или 12), причем между стенками (11, 12) расположено внутреннее пространство (14), в котором охлаждающий воздух протекает в направлении потока (25) к задней кромке (13) и выходит наружу в зоне задней кромки, причем стенка (12) на стороне нагнетания оканчивается в направлении потока (25) с образованием закраины (21) на стороне нагнетания на расстоянии от задней кромки (13), причем охлаждающий воздух выходит из внутреннего пространства (14) на стороне нагнетания (16), отличающаяся тем, что внутреннее пространство (14) разделено на расстоянии от задней кромки (13) множеством ребер (17), ориентированных параллельно направлению потока (25), на множество параллельных, вызывающих перепад давления охлаждающих каналов (23), в которых дополнительно расположены завихрители (18) для увеличения охлаждающего действия, и непосредственно перед выходом охлаждающего воздуха из внутреннего пространства (14) на пути потока охлаждающего воздуха расположено некоторое число перемычек (20) потока, распределенных поперечно направлению потока, линейная плотность которых меньше линейной плотности ребер (17), причем между охлаждающими каналами (23) и перемычками (20) потока расположено в виде двухмерной решетчатой структуры множество штифтов (19), проходящих через внутреннее пространство (14) поперечно направлению потока (25) между стенкой на стороне всасывания и стенкой на стороне нагнетания.

2. Охлаждаемая лопатка по п.1, отличающаяся тем, что перемычки (20) потока имеют конформное обтекаемое или квазиконформное обтекаемое поперечное сечение.

3. Охлаждаемая лопатка по п.2, отличающаяся тем, что перемычки (20) потока имеют соответственно каплеобразный краевой контур, причем острый конец направлен в сторону потока (25).

4. Охлаждаемая лопатка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что в качестве завихрителей (18) предусмотрены наклонно установленные в охлаждающих каналах (23) ребра на внутренних сторонах стенок (11 или 12) на стороне всасывания и на стороне нагнетания.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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).

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.

Охлаждаемая лопатка для газовой турбины содержит радиально продолжающийся аэродинамический профиль с передним краем, задним краем, стороной всасывания и стороной нагнетания. На стороне всасывания заднего края предусмотрен свисающий выступ, дополнительно содержащий множество радиальных внутренних проточных каналов, соединенных изгибами для образования многопроходного серпантина для потока хладагента. Для охлаждения заднего края предусмотрена область эжекции заднего края, содержащая проход заднего края многопроходного серпантина, проходящий, по существу, параллельно заднему краю и соединенный по всей своей длине со стравливающим средством стороны нагнетания. Охлаждающий поток из прохода заднего края к стравливающему средству стороны нагнетания определен, в основном, выполненным в шахматном порядке полем штырей, которое предусмотрено между стравливающим средством стороны нагнетания и проходом заднего края, с заданным поперечным размером штырей, возрастающим в направлении потока хладагента. В областях втулки и венца лопатки предусмотрено локальное штыревое поле втулки и венца с увеличенным числом штырей. По меньшей мере, внутри локального штыревого поля втулки и венца штыри расположены прямыми рядами, которые наклонены относительно осевого направления под заданным углом. Изобретение направлено на обеспечение оптимального локального теплообмена. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Группа изобретений относится к способу изготовления лопатки (10) турбомашины из композитного материала и лопатке турбомашины из композитного материала. Лопатка содержит волокнистую деталь упрочнения, получаемую путем переплетения первого множества волокон и второго множества волокон. Волокна первого множества волокон расположены последовательными слоями и вытянуты в продольном направлении волокнистой заготовки, соответствующем продольному направлению лопатки (10), причем деталь упрочнения уплотнена матрицей. Лопатка содержит один или множество внутренних каналов (21, 22, 23), вытянутых в продольном направлении лопатки. Способ изготовления лопатки турбомашины из композитного материала включает изготовление волокнистой заготовки путем переплетения волокон, придание заготовки заданной формы и уплотнение волокнистой заготовки. Технический результат, достигаемый при использовании способа и лопатки по изобретениям, состоит в получении заданного профиля поперечного сечения лопатки. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ охлаждения рабочей лопатки турбины газотурбинного двигателя включает отбор охлаждающего воздуха из воздушной полости камеры сгорания, его транспортировку в аппарат закрутки, выполненный на статоре напротив диска турбины и последующий подвод охлаждающего воздуха из аппарата закрутки во вращающийся канал каждой рабочей лопатки. Через сопла кольцевого аппарата закрутки, равнорасположенные по окружности тангенциально с поворотом в направлении вращения турбины соосно входу в гладкий канал каждой лопатки, осуществляют прерывистый подвод охлаждающего воздуха. В результате периодического движения ударных волн из сопел аппарата закрутки возбуждают в каждом канале лопатки вынужденные колебания охлаждающего воздуха с частотой первой резонансной гармоники. Колебания охлаждаемого воздуха создают с частотой, определяемой условиями резонанса, скоростью звука и длиной волны по заданным соотношениям, интенсифицируя теплообмен в канале между лопаткой и охлаждающим воздухом. Изобретение позволяет повысить экономичность двигателя при сохранении надежности и увеличении ресурса двигателя. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх