Турбинная лопатка и способ ее изготовления



Турбинная лопатка и способ ее изготовления
Турбинная лопатка и способ ее изготовления
Турбинная лопатка и способ ее изготовления
Турбинная лопатка и способ ее изготовления
Турбинная лопатка и способ ее изготовления
Турбинная лопатка и способ ее изготовления
Турбинная лопатка и способ ее изготовления
Турбинная лопатка и способ ее изготовления
Турбинная лопатка и способ ее изготовления

 


Владельцы патента RU 2541078:

АЛЬСТОМ ТЕКНОЛОДЖИ ЛТД (CH)

Турбинная лопатка содержит вершинный участок с бандажом и, по меньшей мере, одно ребро, направленное радиально от бандажа. Ребро имеет первую и вторую боковые стенки, разнесенные друг от друга и соединенные с бандажом, а также режущую кромку, соединенную с первой и второй боковыми стенками, образуя полость между боковыми стенками, бандажом и режущей кромкой. Режущая кромка расположена относительно первой и второй боковых стенок в радиальном направлении. Толщина первой боковой стенки и второй боковой стенки является постоянной в радиальном направлении, по меньшей мере, до 50% высоты указанных боковых стенок. При изготовлении указанной турбинной лопатки целиком отливают лопатку с полым ребром, имеющим первую и вторую боковые стенки и режущую кромку, или штампуют указанную лопатку и обрабатывают ребро механической обработкой для образования первой и второй боковых стенок, режущей кромки и полости между ними. Изобретение позволяет снизить массу турбинной лопатки без снижения ее прочности и надежности. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к рабочей лопатке с бандажом, которая применяется в турбомашине, в частности в турбине.

Известный уровень техники

Ступени турбины, в частности конечные ступени типичной турбомашины, содержат длинные рабочие лопатки. Бандажи рабочих лопаток последней ступени являются сопрягаемыми, что способствует улучшению характеристик, в частности вибрационных характеристик рабочих лопаток. Как правило, бандаж имеет утолщенную часть и стенки с вырезом, чтобы смежные рабочие лопатки могли сопрягаться.

Предназначение бандажа заключается в предотвращении утечки на конце лопатки, повышении эффективности турбины и улучшении динамических и вибрационных характеристик рабочей лопатки. Сопряжение бандажей смежных лопаток происходит по опорным поверхностям. Посредством сопряжения опорных поверхностей бандажей обеспечивается амортизация колебаний. Дополнительным устройством, предусмотренным на вершине рабочей лопатки, является ребро. В зависимости от размера бандажа лопатки могут иметь одно или несколько ребер.

Ребра способствуют созданию уплотнений для снижения вторичного потока воздуха, проходящего через концы лопаток. Ребра должны иметь такую высоту, при которой обеспечивается требуемое сопротивление изгибу, позволяющее противостоять центробежным силам, возникающим при движении лопаток.

В настоящее время бандажи для рабочих лопаток последней ступени являются достаточно массивными. Бандаж создает дополнительную нагрузку на лопатку и ротор. Перо и хвостовик лопатки несут вес бандажа. Это приводит к необходимости увеличить поперечное сечение пера лопатки, в результате чего возрастает вес пера и хвостовика. Лопатки, вращающиеся во время работы с большими скоростями вокруг оси турбины, удерживаются в роторе с помощью хвостовика лопатки, который механически сцепляется с ротором. Центробежные силы, возникающие при вращении лопатки, принуждают лопатку вытягиваться в радиальном направлении, в результате чего увеличивается нагрузка на ротор.

Величина нагрузки на ротор и, следовательно, на хвостовик, который удерживает лопатку в роторе, зависит от веса лопатки. Тяжелая лопатка создает большие напряжения на границе раздела между хвостовиком лопатки и ротором, и на ротор действуют большие общие радиальные силы. Вес бандажей увеличивает радиальную нагрузку на ротор, которая может достичь критического значения. Указанные нагрузки влияют на эксплуатационные характеристики турбины и могут сократить общий срок службы хвостовика лопатки и ротора.

Для повышения эффективности турбомашин, в частности паровых турбин, используются длинные лопатки, благодаря чему можно увеличить выходную ометаемую лопатками область. За счет увеличения ометаемой лопатками области можно обеспечить большой массовый расход. Для ометания больших областей используются длинные лопатки, однако они имеют большой вес. Как правило, применяемые в настоящее время лопатки имеют на конце монолитные бандажи с ребрами, благодаря чему лучше регулируется вибрация и снижаются потери, связанные с концевой протечкой.

Обычно для снижения протечки, происходящей во время работы турбины, напротив ребра лопатки устанавливают сотовую конструкцию. Во время работы турбины ребро лопатки врезается в соты.

Эффективность современных турбин и компрессоров зависит от герметичного уплотнения между вращающимися элементами (лопатками) и неподвижным элементом. Указанное уплотнение обеспечивается благодаря тому, что ребра лопаток прорезают (протирают) в истираемом уплотняющем материале, который препятствует протеканию значительного объема воздуха мимо концевого участка лопатки. Как правило, уплотняющие материалы являются сотовыми уплотнениями или содержат спеченные металлические частицы и припаиваются на месте. Чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию турбины, ребро лопатки должно обладать достаточной прочностью, чтобы оно врезалось в уплотняющий материал.

Кроме того, ребра лопаток должны обладать достаточной прочностью, чтобы обеспечивать амортизацию, когда смежные лопатки во время работы сопрягаются друг с другом.

Чтобы избежать ползучести ребер в высокотемпературных эксплуатационных условиях и увеличить срок службы лопаток, согласно документу DE №19904229 предложено проводить охлаждение ребер. Кроме того, было отмечено, что вес ребер можно уменьшить за счет просверленных отверстий в ребре. Однако достигаемое снижение веса за счет просверленных отверстий является ограниченным. Кроме того, отверстия могут сократить срок службы лопатки в связи с тем, что они создают эффект надреза, который может создать концентрацию напряжений и, следовательно, привести к появлению высоких локальных максимумов в распределении напряжений в ребре.

Раскрытие изобретения

В связи с вышеизложенным задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить усовершенствованную и облегченную рабочую лопатку с уменьшенной общей массой, снизить радиальные силы, действующие на ротор, не в ущерб прочности и сроку службы лопаток.

Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить усовершенствованную и облегченную рабочую лопатку, в которой не ухудшается распределение изгибающих напряжений, действующих на бандаж.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить усовершенствованную и облегченную рабочую лопатку, бандаж которой будет сопрягаться с бандажами смежных лопаток.

Эти и другие задачи настоящего изобретения решаются посредством усовершенствованной рабочей турбинной лопатки. Рабочая лопатка, как правило, содержит хвостовик, полку, соединенную с хвостовиком, и перо, продолжающееся от полки к вершине, причем вершинный участок лопатки противоположен концу пера, соединенному с полкой. Кроме того, турбинная лопатка содержит бандаж, продолжающийся от вершинного конца лопатки наружу и закрепленный на нем, и, по меньшей мере, одно ребро, продолжающееся в радиальном направлении наружу.

Согласно первому варианту осуществления изобретения ребро имеет первую боковую стенку и вторую боковую стенку, которые являются разнесенными друг от друга и соединены с бандажом, а также имеет режущую кромку, которая соединена с первой боковой стенкой и со второй боковой стенкой, в результате чего между боковыми стенками, бандажом и режущей кромкой образуется полость. Кроме того, режущая кромка продолжается от первой боковой стенки и второй боковой стенки в радиальном направлении.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения первая боковая стенка и вторая боковая стенка отдалены друг от друга на участке соединения с бандажом и профилированы таким образом, что сливаются вместе, образуя край ребра, который радиально отдален от бандажа.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения первая боковая стенка и вторая боковая стенка бесшовно соединены с режущей кромкой.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения полость между боковыми стенками ребра образована так, чтобы направление центробежных сил, пропорциональных массе ребра и/или бандажа, выравнивалось с направлением нейтральной оси лопатки, в результате чего не возникает какой-либо изгибающий момент, нагружающий лопатку при вращении турбины.

Согласно другому частному варианту осуществления изобретения вдоль нейтральной оси ребра образована полость. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения полость, образованная вдоль нейтральной оси ребра, является симметричной.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения полое ребро содержит две тонкие боковые стенки, соединенные с бандажом по внутреннему радиусу и соединенные с прочными режущими кромками по внешнему радиусу. Режущая кромка представляет собой прочное металлическое тело и конфигурирована так, что способна врезаться в соты, закрепленные на стенках статора, окружающих ступень турбины. Соты и ребра совместно формируют сотовое уплотнение.

Согласно другому варианту осуществления изобретения полое ребро является, по существу, v-образным. Причем v-образное ребро, расположенное на бандаже, имеет вид перевернутой буквы «v» и заостренный конец ребра направлен от бандажа. Расположенное на бандаже v-образное ребро соединяется с бандажом концами двух ножек v-образного ребра. Ножки v-образного ребра являются боковыми стенками ребра. Заостренный конец ребра, продолжающийся в радиальном направлении, может быть усилен для формирования режущей кромки, которая является достаточно прочной и может врезаться в соты, закрепленные на стенках статора, окружающих ступень, в результате чего формируется сотовое уплотнение.

Кроме того, предлагается конфигурация полого ребра, обеспечивающая прохождение охлаждающего потока через полое ребро. Лопатки с охлаждаемыми ребрами могут применяться, например, в газотурбинных устройствах.

Способ изготовления усовершенствованной и облегченной рабочей лопатки включает этап литья, при котором лопатка отливается целиком с полым ребром.

Один из способов изготовления усовершенствованной и облегченной рабочей лопатки включает этап штамповки лопатки и этап формирования полости ребра посредством удаления материала.

Полые облегченные ребра согласно настоящему изобретению обеспечивают достаточный второй момент инерции, не в ущерб жесткости в круговом направлении (в условиях изгиба и кручения), таким образом гарантируя хорошее сопряжение бандажей смежных лопаток.

Для изготовления полого бандажа необходимо из ребра удалить лишний материал. Благодаря указанным полым и облегченным ребрам достигается снижение веса лопатки. Снижение веса непосредственно ребра также положительно сказывается на пере и хвостовике, поскольку они должны нести уменьшенный вес ребра. В результате можно изготовить облегченные лопатки и улучшить конструкцию удлиненных лопаток, что, в свою очередь, позволяет увеличить область потока, повысить мощность турбины и ее эффективность.

Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут понятны из следующего описания вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Изобретение, его сущность, а также его преимущества будут описаны более подробно ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 - схематичный вид в перспективе одного из вариантов лопатки, имеющей бандаж и ребро.

Фиг.2 - схематичный вид в перспективе ребра, имеющего прямолинейную первую боковую стенку, прямолинейную вторую боковую стенку и режущую кромку.

Фиг.2а - схематичный вид в поперечном разрезе вершины лопатки, которая содержит ребро, имеющее прямолинейную первую боковую стенку, прямолинейную вторую боковую стенку и режущую кромку.

Фиг.2b - схематичное изображение распределения растягивающих напряжений на одной из боковых стенок.

Фиг.3 - схематичный вид в перспективе вершины лопатки, которая содержит ребро, имеющее изогнутую первую боковую стенку, изогнутую вторую боковую стенку и режущую кромку.

Фиг.3а - схематичный вид в поперечном разрезе ребра, имеющего изогнутую первую боковую стенку, изогнутую вторую боковую стенку и режущую кромку.

Фиг.3b - схематичное изображение распределения растягивающих напряжений на одной из боковых стенок.

Фиг.4 - схематичное изображение третьего варианта лопатки.

Фиг.5 - схематичный вид в перспективе соединенных вершин двух лопаток, содержащих сопрягаемые ребра.

Фиг.6 - схематичный вид в перспективе вершины лопатки, содержащей ребро с пластинами, обеспечивающими сопряжение на концах ребра.

Фиг.7 - схематичный вид сбоку вершины лопатки, содержащей ребро с пластинами, обеспечивающими сопряжение на концах ребра.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 позицией 1 обозначена лопатка, имеющая хвостовик 2, от которого по направлению наружу продолжается хвостовая область 12. Хвостовик 2 имеет обработанные поверхности 16, которые входят в зацепление с соответствующим профилем ротора 8, благодаря чему лопатка 1 фиксируется на роторе 8 турбины под действием центробежной силы. Полка 4 выступает наружу из хвостовика 2 лопатки и хвостовой области 12 и соединена с хвостовиком 2. Перо 3 продолжается наружу от полки 4. Перо 3 имеет конец, соединенный с полкой 4 и вершинный конец. Бандаж 5 соединен с вершинным концом пера и продолжается от вершинного конца пера наружу. Бандаж содержит, по меньшей мере, одно ребро 6.

На фиг.2 показан бандаж 5, продолжающийся от вершинного конца пера 3 наружу. Бандаж 5 имеет внутреннюю поверхность 14, которая соединяется с вершинным концом пера 3, и наружную поверхность 15, которая покрывает внутреннюю поверхность 14. Боковая стенка 17, соединяющая внутреннюю поверхность 14 и наружную поверхность 15, как правило, перпендикулярна обеим поверхностям.

Лопатка также содержит, по меньшей мере, одно ребро 6, которое продолжается от бандажа 5 в радиальном направлении. Ребро 6 имеет первую боковую стенку 9 и вторую боковую стенку 10, которые отстоят параллельно друг другу и соединены с бандажом 5. Кроме того, ребро имеет режущую кромку 18, которая соединена с первой боковой стенкой 9 и со второй боковой стенкой 10, вследствие чего между боковыми стенками 9, 10, бандажом 5 и режущей кромкой 18 образуется полость. Режущая кромка 18 продолжается от первой боковой стенки 9 и второй боковой стенки 10 в радиальном направлении.

На фиг.2а схематично представлен вид в поперечном разрезе вершины лопатки, которая содержит ребро 6, имеющее прямолинейную первую боковую стенку 9, прямолинейную вторую боковую стенку 10 и режущую кромку 18. На фиг.2b схематично и упрощенно показан пример распределения 19 растягивающих напряжений в первой боковой стенке 9 ребра во время работы лопатки.

В результате действия изгибающих сил растягивающие напряжения в поперечном сечении стенки ребра не являются постоянными и возникает локальное максимальное растягивающее напряжение 19, как показано на фиг.2b. Локальное максимальное растягивающее напряжение 19 превышает среднее растягивающее напряжение 20, которое показано на фиг.2b для сравнения.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения режущая кромка 18 является сплошной. Согласно другому варианту осуществления изобретения режущая кромка 18 содержит охлаждающие отверстия и/или отверстия для продувки воздуха.

Согласно другому варианту осуществления изобретения бандаж 5 содержит несколько ребер, которые продолжаются наружу в радиальном направлении и параллельны друг другу, при этом, по меньшей мере, некоторые из них являются полыми и облегченными. Ребра, как правило, имеют заостренные кромки или острые кромки, которые продолжаются от наружной поверхности 15 бандажа 5 наружу. Рабочую лопатку 1 отливают целиком, ребро 6 формируется как неотъемлемая часть лопатки, при этом размер ребра, например, сравнительно с размером пера 3 составляет, как правило, менее одной десятой.

Для минимизации локальных максимумов напряжения боковые стенки 9, 10 могут быть профилированы или изогнуты соответственно линии силы, которая является результирующей сил, которые действуют на ребро 6, как показано на фиг.3. С этой целью первая боковая стенка 9 и вторая боковая стенка 10 отстоят друг от друга на участке соединения с бандажом 5 и спрофилированы таким образом, что соединяются вместе, образуя край ребра на бандаже 5.

Как показано на фиг.3, для подачи большего объема охлаждающего воздуха или продуваемого воздуха в полость ребра ширина ребра 6 может быть локально увеличена, т.е. может быть выполнено уширение 23, для подачи воздуха в центральную область ребра 6. К тому же указанное уширение 23 может способствовать повышению жесткости, поскольку в центральной области ребра возникают максимальные изгибающие моменты, вызванные действием центробежных сил, а также уменьшению локальных напряжений благодаря тому, что силы перераспределяются в пере 3 лопатки.

На фиг.3а схематично показано поперечное сечение ребра, имеющего изогнутую первую боковую стенку 9, изогнутую вторую боковую стенку 10 и режущую кромку 18. На фиг.3b показано соответствующее распределение 19 растягивающих напряжений в боковой стенке 9. В идеальном случае локальное растягивающее напряжение 19 является постоянным и равно среднему растягивающему напряжению 20 в боковой стенке.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения первая боковая стенка 9 и вторая боковая стенка 10 изогнуты так, что при работе лопатки линия результирующей центробежных сил и изгибающих сил, действующих на режущую кромку 18, первую боковой стенку 9 и вторую боковую стенку 10, ориентируется таким образом, чтобы локальное максимальное растягивающее напряжение составляло менее 1,3 среднего растягивающего напряжения. Предпочтительно изгиб стенок оптимизирован так, чтобы локальное максимальное растягивающее напряжение составляло менее 1,1 среднего растягивающего напряжения.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения первая боковая стенка 9 и вторая боковая стенка 10 изогнуты так, что при работе лопатки линия результирующей центробежных сил и изгибающих сил, действующих на режущую кромку 18, первую боковую стенку 9 и вторую боковую стенку 10, ориентируется параллельно радиусу кривизны соответствующей боковой стенки 9 или 10.

На фиг.4 показана «равностенная» полость, образованная в ребре. Указанная «равностенная» полость продолжается от первого конца 13 ребра вдоль ребра 6 до его второго конца 11 в круговом направлении. Термин «равностенная» в этом контексте означает, что толщина боковых стенок 9, 10 ребра является, в общем, постоянной. Стенки имеют постоянную толщину в радиальном направлении, по меньшей мере, до 50% высоты боковых стенок. Например, стенки могут иметь постоянную толщину до 80% или даже до 90% и более высоты боковых стенок 9, 10.

Ребро 6 выполнено полым за счет удаления по длине ребра 6 материала, окружающего его нейтральную ось, благодаря чему снижается вес и образуется полость, продолжающаяся от первого конца 13 или от второго конца 11 или от обоих концов ребра.

На фиг.5 показаны сопряженные бандажи с полыми ребрами 6 смежных лопаток. Бандажи с полыми ребрами 6 имеют достаточную жесткость для выполнения сопряжения смежных лопаток. Удаление материала вокруг нейтральной оси ребра незначительно влияет на жесткость, или это влияние компенсируется небольшим увеличением наружного размера ребра, при этом благодаря образованию полости обеспечивается большой положительный эффект, поскольку снижается вес ребра 6 и общий вес рабочей лопатки 1.

Полость в ребре 6 может продолжаться от первого конца 13 до второго конца 11 ребра.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, представленному на фиг.6, пластина 21, обеспечивающая сопряжение, закрывает ребро 6 на первом периферийном конце 13 и/или на втором периферийном конце 11 ребра 6.

Кроме того, как показано на фиг.6 и 7, охлаждающие отверстия 22 могут быть предусмотрены, по меньшей мере, на одной из боковых стенок 9, 10. Указанные отверстия обеспечивают охлаждение ребра.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения рабочие лопатки 1 изготавливают литьем. Способ включает формирование восковой модели рабочей лопатки 1 и изготовление покрытого обычным глиноземом или кремнеземом основного керамического стержня.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения полость ребра может быть выполнена посредством водоструйной резки, эрозионной обработки, лазерной обработки и посредством любого их сочетания.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения рабочие лопатки 1 изготавливают штамповкой монолитной металлической заготовки, а полость в ребре 6 образуют посредством механической обработки.

Ребро 6 бандажа 5 выполняется полым и облегченным, без нарушения размеров и скорости вращения лопатки с достаточным модулем продольного сечения, в результате чего можно создать облегченную лопатку 1, обладающую высокой эффективностью.

Как правило, нейтральная ось при изгибе ребра перпендикулярна центробежным силам, действующим на ребро при работе лопатки.

Настоящее изобретение применимо для лопаток задних ступеней, в частности для лопаток последней ступени. В случае необходимости для увеличения сцепляемой поверхности концы могут быть закрыты пластиной с применением различных технологических методов, подобных пайке твердым припоем, сварке и т.д. При уменьшении центробежных сил значительно увеличивается срок службы лопатки в области ползучести.

Многочисленные модификации и усовершенствования настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники, при этом подразумевается, что нижеследующая формула изобретения охватывает все подобные модификации и усовершенствования, не выходящие за рамки объема изобретения.

Перечень ссылочных позиций

1 Лопатка

2 Хвостовик

3 Перо

4 Полка

5 Бандаж

6 Ребро

7 Сопрягаемая поверхность

8 Ротор

9 Первая боковая стенка

10 Вторая боковая стенка

11 Второй конец

12 Хвостовая область

13 Первый конец

14 Внутренняя поверхность

15 Наружная поверхность

16 Обработанная поверхность

17 Боковая стенка полки

18 Режущая кромка

19 Результирующее локальное напряжение в боковой стенке во время работы лопатки

20 Среднее напряжение в боковой стенке во время работы лопатки

21 Пластина, обеспечивающая сопряжение

22 Охлаждающее отверстие и/или отверстие для продувки воздуха

23 Уширение для протока воздуха

1. Турбинная лопатка (1), содержащая вершинный участок с бандажом (5) и, по меньшей мере, одно ребро (6), направленное радиально от бандажа (5), причем ребро (6) имеет первую боковую стенку (9) и вторую боковую стенку (10), которые являются разнесенными друг от друга и соединены с бандажом (5), а также режущую кромку (18), которая соединена с первой боковой стенкой (9) и со второй боковой стенкой (10), образуя между боковыми стенками (9, 10), бандажом (5) и режущей кромкой (18) полость, при этом режущая кромка (18) расположена относительно первой боковой стенки (9) и второй боковой стенки (10) в радиальном направлении, отличающаяся тем, что толщина первой боковой стенки (9) и второй боковой стенки (10) является постоянной в радиальном направлении, по меньшей мере, до 50% высоты указанных боковых стенок.

2. Турбинная лопатка (1) по п.1, отличающаяся тем, что первая боковая стенка (9) и вторая боковая стенка (10) отстоят друг от друга на участке соединения с бандажом (5) и спрофилированы таким образом, что соединены вместе, образуя край ребра бандажа (5).

3. Турбинная лопатка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что первая боковая стенка (9) и вторая боковая стенка (10) бесшовно соединены с режущей кромкой (18).

4. Турбинная лопатка (1) по одному из пп.1-2, отличающаяся тем, что первая боковая стенка (9) и вторая боковая стенка (10) изогнуты с возможностью при работе лопатки ориентации линии результирующей центробежных сил и изгибающих сил, действующих на режущую кромку (18), первую боковую стенку (9) и вторую боковую стенку (10), так, что локальное максимальное растягивающее напряжение в боковых стенках, составляет менее 1,3 от среднего растягивающего напряжения в поперечном сечении.

5. Турбинная лопатка (1) по одному из пп.1-2, отличающаяся тем, что первая боковая стенка (9) и вторая боковая стенка (10) изогнуты с возможностью при работе лопатки ориентации линии результирующей центробежных сил и изгибающих сил, действующих на режущую кромку (18), первую боковую стенку (9) и вторую боковую стенку (10), параллельно радиусу кривизны соответствующей боковой стенки (9, 10).

6. Турбинная лопатка (1) по одному из пп.1-2, отличающаяся тем, что полость выполнена с возможностью направления потока охлаждающего воздуха/продувочного воздуха.

7. Турбинная лопатка (1) по одному из пп.1-2, отличающаяся тем, что в режущей кромке (18) выполнено, по меньшей мере, одно охлаждающее отверстие или отверстие для продувки воздуха.

8. Турбинная лопатка (1) по одному пп.1-2, отличающаяся тем, что нейтральная ось при изгибе ребра (9) перпендикулярна центробежным силам, действующим при работе лопатки на ребро (9).

9. Турбинная лопатка (1) по одному из пп.1-2, отличающаяся тем, что пластина (21), обеспечивающая сопряжение, закрывает ребро (6) на первом и/или втором периферийном концах (11, 13) ребра (6).

10. Способ изготовления турбинной лопатки (1), содержащей ребро (6), по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что включает этапы отливки указанной лопатки (1) целиком с полым ребром, имеющим первую боковую стенку (9), вторую боковую стенку (10) и режущую кромку (18), или этап штамповки указанной лопатки (1) и этап механической обработки ребра (6) для образования первой боковой стенки (9), второй боковой стенки (10), режущей кромки (18) и, соответственно, для образования полости между указанными боковыми стенками (9, 10) и режущей кромкой (18), причем первую боковую стенку (9) и вторую боковую стенку (10) выполняют постоянной толщины в радиальном направлении, по меньшей мере, до 50% высоты указанных боковых стенок.



 

Похожие патенты:

Статор турбины, в частности газовой турбины, содержит несколько направляющих лопаток. По меньшей мере каждая из двух смежных в направлении вдоль окружности направляющих лопаток имеет аэродинамический профиль, бандажную полку, расположенную у внутреннего торца аэродинамического профиля, а также систему каналов для охлаждения соответствующей направляющей лопатки с помощью охлаждающего газа.

Турбинная лопатка содержит перо, продолжающееся от первой поверхности турбинной полки, а также карманы, выполненные на двух сторонах турбинной полки. Карман с первой стороны турбинной полки предназначен для полного размещения первого подвижного уплотнения между передней и задней стенками кармана с первой стороны турбинной полки.

Рабочая лопатка (20) паровой турбины для секции низкого давления паровой турбины (10). Рабочая лопатка (20) паровой турбины содержит участок (42) аэродинамической поверхности.

Рабочая лопатка (20) паровой турбины для части низкого давления паротурбинного двигателя (10). Рабочая лопатка (20) паровой турбины содержит аэродинамическую часть (42), к одному концу которой прикреплена корневая часть (44).

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей, в частности к конструкции малоразмерных осевых лопаточных колес, преимущественно, выполненных заодно целое с лопатками.

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей, в частности к конструкции осевого лопаточного колеса, преимущественно выполненного за одно целое с лопатками.

Лопатка газовой турбины содержит перо с расположенным на его верхнем конце сегментом бандажной ленты, который вместе с сегментами бандажной ленты других лопаток одного ряда образует кольцеобразную, ограничивающую канал газовой турбины для горячих газов бандажную ленту. Сегмент бандажной ленты снабжен для улучшения герметизации от канала для горячих газов проходящими вдоль боковой кромки, отстоящими вверх бортиками, расположенными на сторонах, на которых сегмент бандажной ленты граничит с соседними сегментами. Для максимизации охлаждения в зоне бортиков в них выполнены параллельные им открытые вверх пазы, через которые подводимый посредством сегмента бандажной ленты охлаждающий воздух выходит изнутри пера лопатки в пространство над сегментом бандажной ленты. Изобретение позволяет обеспечить охлаждение как сегмента бандажной ленты, так и его бортика, а также снизить термические напряжения между ними. 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

Турбинная лопатка включает удлиненную лопасть, основание и бандажный элемент. Основание расположено на ближнем к месту крепления конце удлиненной лопасти и содержит плоский элемент, выступ и элемент для пазового соединения. Плоский элемент проходит перпендикулярно продольной оси удлиненной лопасти. Выступ расположен на задней поверхности плоского элемента и поддерживает часть удлиненной лопасти, проходящую за пределы плоского элемента вследствие закрученной конфигурации лопасти. Элемент для пазового соединения расположен на поверхности плоского элемента, противоположной удлиненной лопасти, ближе к его передней поверхности. Бандажный элемент расположен на периферическом конце удлиненной лопасти перпендикулярно ее продольной оси и имеет переднюю и заднюю поверхности, формы которых являются взаимодополняющими. В другом варианте выполнения турбинной лопатки основание включает фасонную часть, расположенную на передней поверхности плоского элемента, форма которой является взаимодополняющей для формы выступа. Другое изобретение группы относится к ротору, содержащему роторное колесо, имеющее осевые выемки для пазового соединения, и указанные выше турбинные лопатки. Группа изобретений позволяет повысить жесткость и демпфирующие свойства турбинных лопаток. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Осевая газовая турбина содержит ротор с чередующимися рядами воздухоохлаждаемых рабочих лопаток и воздухоохлаждаемых теплозащитных экранов ротора и статор с чередующимися рядами воздухоохлаждаемых направляющих лопаток и воздухоохлаждаемых теплозащитных экранов статора, установленных в держателе направляющих лопаток. Статор коаксиально охватывает ротор снаружи с образованием между ними тракта течения горячих газов так, что ряды рабочих лопаток и теплозащитных экранов статора и ряды направляющих лопаток и теплозащитных экранов ротора расположены относительно друг определенным образом соответственно. Ряды направляющих лопаток и следующий ряд рабочих лопаток в направлении вниз по ходу течения потока образуют ступень турбины. Ступень турбины обеспечена средствами для повторного использования охлаждающего воздуха, который уже был использован для охлаждения, в частности, профильных частей направляющих лопаток ступени турбины, с целью охлаждения теплозащитных экранов статора указанной ступени турбины, находящихся ниже по потоку от указанных направляющих лопаток. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения и снижение потребления охлаждающего воздуха. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Осевая газовая турбина содержит ротор с чередующимися рядами воздухоохлаждаемых рабочих лопаток и теплозащитных экранов ротора, и статор с чередующимися рядами воздухоохлаждаемых направляющих лопаток и теплозащитных экранов статора, установленных в держателе направляющих лопаток. Статор коаксиально охватывает ротор снаружи с образованием между ними тракта течения горячих газов так, что ряды рабочих лопаток и теплозащитных экранов статора и ряды направляющих лопаток и теплозащитных экранов ротора расположены напротив друг друга соответственно. Ряд направляющих лопаток и следующий ряд рабочих лопаток в направлении вниз по ходу течения потока образуют ступень турбины. Рабочие лопатки ступени турбины выполнены с внешними платформами на их концах. Ступень турбины содержит средства, направляющие охлаждающий воздух, который уже был использован для охлаждения профильной части направляющих лопаток ступени турбины, в первую полость, находящуюся между внешними платформами рабочих лопаток и расположенными напротив теплозащитными экранами статора, для защиты теплозащитных экранов статора от горячих газов и для охлаждения внешних платформ рабочих лопаток. Каждая из направляющих лопаток содержит внешнюю платформу. Средства для направления охлаждающего воздуха включают в себя вторую полость для поступления охлаждающего воздуха, который выходит из профильной части направляющей лопатки. Кроме того, средства направления охлаждающего воздуха включают в себя средства подачи поступившего охлаждающего воздуха в радиальном направлении в указанную первую полость. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения и на снижение расхода охлаждающего воздуха. 6 з.п.ф-лы, 6 ил.

Колесо ступени турбомашины содержит средства межлопаточной герметизации, включающие вкладыши, введенные в продольные полости боковых кромок платформ лопаток и упирающиеся в рабочем режиме в боковые кромки платформ соседних лопаток. Каждый вкладыш имеет удлиненную цилиндрическую форму и содержит на своей наружной цилиндрической поверхности кольцевую проточку для прохода охлаждающего платформы лопаток воздуха, а также кольцевую выемку, образующую указатель износа. Глубина кольцевой выемки меньше глубины кольцевой проточки для прохода охлаждающего воздуха. Изобретение позволяет обеспечить возможность прохождения охлаждающего воздуха через вкладыши и оценки их износа. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Лопатка ротора турбомашины содержит полку на своем наружном конце, а также расположенный выше по потоку и расположенный ниже по потоку уплотняющие выступы. Полка лопатки образует наружную поверхность канала для газа, проходящего через турбомашину, и имеет первый и второй противоположные боковые края. Уплотняющие выступы проходят наружу из полки между двумя боковыми поверхностями, расположенными на первом и втором боковых краях. Боковые поверхности расположенного выше по потоку и расположенного ниже по потоку выступов покрыты, по меньшей мере частично, износостойким материалом. Изобретение относится также к турбомашине, включающей указанную выше лопатку. Группа изобретений позволяет снизить вес и габариты лопатки ротора турбомашины за счет обеспечения возможности использования боковых поверхностей уплотняющих выступов в качестве поверхностей контакта между соседними полками лопаток. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх