Лопатка газовой турбины

Авторы патента:

РЯЗАНЦЕВ Сергей (CH)

ЦАМБЕТТИ Кьяра (CH)

САКСЕР-ФЕЛИЧИ Элене (CH)

F01D5/22 - соединения лопаток между собой, например бандажами

Владельцы патента RU 2543641:

АЛЬСТОМ ТЕКНОЛОДЖИ ЛТД. (CH)

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.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к газотурбинной технике. Оно касается лопатки газовой турбины в соответствии с п.1 формулы.

Уровень техники

Из EP-А1-1591625 известна лопатка газовой турбины, снабженная на вершине сегментом бандажной ленты. Сегменты бандажной ленты лопаток одного ряда образуют сообща огибающую бандажную ленту. На боковых кромках, на которых стыкуются соседние сегменты бандажной ленты, они снабжены проходящими вдоль боковых кромок, отстоящими вверх бортиками, повышающими герметичность бандажной ленты от канала турбины для горячих газов. Об охлаждении сегментов бандажной ленты или ее самой ничего не сказано.

Из DE-A1-19601818 известна компоновка турбинных лопаток с бандажной лентой, при которой ее сегменты снабжены огибающим уплотнительным ребром, в котором выполнен также огибающий паз. Подаваемый в зоне дна паза воздушный поток выходит на верхней кромке уплотнительного ребра и смешивается в щели между верхней кромкой и примыкающей стенкой канала с воздушным потоком утечек. При этом подаваемый в паз воздушный поток может быть получен из потока охлаждающего воздуха, направляемого через сегмент бандажной ленты. На первом плане в этой публикации стоит уменьшение потерь от утечек, а не охлаждение сегмента бандажной ленты.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание лопатки газовой турбины с охлаждаемым сегментом бандажной ленты таким образом, чтобы максимизировать охлаждение бортиков.

Эта задача решается признаками п.1 формулы изобретения, согласно которому лопатка газовой турбины, содержащая перо, на верхнем конце которого расположен сегмент бандажной ленты, который вместе с сегментами бандажной ленты других лопаток одного ряда образует кольцеобразную, ограничивающую канал газовой турбины для горячих газов бандажную ленту и на сторонах, на которых он граничит с соседними сегментами бандажной ленты, снабжен для улучшения герметизации от канала для горячих газов проходящими вдоль боковой кромки, отстоящими вверх бортиками. Существенным для изобретения является то, что для улучшения охлаждения в зоне бортиков в бортиках выполнены параллельные им, открытые вверх пазы, через которые охлаждающий воздух, подводимый посредством сегмента бандажной ленты изнутри пера лопатки, выходит в пространство над сегментом бандажной ленты.

Преимущественно это достигается в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения за счет того, что на верхней стороне сегмента бандажной ленты расположены несколько проходящих поперек бортиков охлаждающих труб, которые отходят от расположенной между бортиками проставки, нагружаются охлаждающим воздухом, заканчиваются в бортиках и связаны с пазами в них.

Другой вариант осуществления изобретения отличается тем, что проставка расположена в середине между бортиками. Она может быть расположена также со смещением от середины между бортиками.

В частности, охлаждающие трубы расположены параллельно друг другу, причем проставка проходит, в основном, параллельно бортикам.

При этом охлаждающие трубы могут проходить в направлении периферии бандажной ленты. Возможно также, чтобы охлаждающие трубы проходили наклонно к направлению периферии бандажной ленты.

Другой вариант осуществления изобретения отличается тем, что охлаждающие трубы имеют соответственно охлаждающее отверстие и выполнены для конвективного охлаждения сегмента бандажной ленты и что охлаждающие трубы отформованы на сегменте бандажной ленты.

Другой вариант осуществления изобретения отличается тем, что охлаждающие трубы граничащих между собой сегментами бандажной ленты лопаток расположены в шахматном порядке.

Согласно другому варианту осуществления изобретения сегмент бандажной ленты ограничен в осевом направлении проходящими в направлении периферии сегментами стенок, причем выходящий из пазов охлаждающий воздух подается через охлаждающие отверстия в зоне сегментов стенок и бортиков.

Другой вариант отличается тем, что сегмент бандажной ленты ограничен в осевом направлении проходящими в направлении периферии сегментами стенок, параллельно сегментам стенок в середине между ними расположен сегмент промежуточной стенки и что между сегментом промежуточной стенки и сегментами стенок в бортиках выполнено по одному пазу.

В частности, пазы одного бортика могут быть связаны между собой соответственно посредством проходящего в бортике охлаждающего отверстия.

Согласно другому варианту от выполненных в пазах охлаждающих отверстий отходят отверстия для пленочного охлаждения, которые на нижней стороне сегмента бандажной ленты впадают в канал для горячих газов.

Краткое описание чертежей

Изобретение более подробно поясняется ниже на примерах его осуществления со ссылкой на чертежи. Все нетребующиеся для непосредственного понимания изобретения элементы опущены. Одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. На чертежах изображены:

- фиг.1: в упрощенном перспективном виде снабженная сегментом бандажной ленты с охлаждающими отверстиями вершина лопатки газовой турбины;

- фиг.2: сопоставимая с фиг.1 лопатка с проходящими наклонно охлаждающими отверстиями;

- фиг.3: сопоставимый с фиг.1 вид снабженной сегментом бандажной ленты с пазами вершины лопатки газовой турбины в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения;

- фиг.4: разрез сегмента бандажной ленты лопатки из фиг.1 в плоскости IV-IV, причем проставка, от которой отходят охлаждающие отверстия, находится в середине;

- фиг.5: разрез сегмента бандажной ленты лопатки из фиг.1 в плоскости IV-IV, причем проставка, от которой отходят охлаждающие отверстия, смещена от середины;

- фиг.6: разрез сегмента бандажной ленты лопатки из фиг.3 в плоскости VI-VI, причем проставка, от которой отходят охлаждающие отверстия, находится в середине;

- фиг.7: подробно возможное соединение между двумя соседними сегментами бандажной ленты из фиг.6;

- фиг.8: альтернативный фиг.3 вид питания пазов охлаждающим воздухом;

- фиг.9: вид сверху специального расположения охлаждающих отверстий соседних сегментов бандажной ленты;

- фиг.10: расширенная канавка между соседними сегментами бандажной ленты для выхода охлаждающего воздуха;

- фиг.11: дополнительные отверстия для пленочного охлаждения, отходящие от охлаждающих отверстий для прорезей;

- фиг.12: распределение отверстий для пленочного охлаждения;

- фиг.13: распределение пазов при наличии сегмента промежуточной стенки.

Осуществление изобретения

На фиг.1, 2, 4, 5 в перспективе и в сечении изображена снабженная сегментом бандажной ленты вершина лопатки газовой турбины. Лопатка 10′, от которой показана только верхняя часть ее пера 11, содержит сегмент 12′ бандажной ленты.

Сегмент 12′, имеющий в данном примере приблизительно прямоугольную поверхность основания, ограничен на двух противоположных сторонах сравнительно высокими сегментами 14, 15 стенок, образующими вместе с сегментами стенок других лопаток одного полного ряда кольцеобразно огибающие стенки, между которыми образуется полость бандажной ленты, герметизированная от проникновения горячих газов из нижележащего канала. Для этого на обеих других сторонах сегмента 12′ выполнены параллельные кромкам, отстоящие вверх бортики 16, 17, которыми соседние сегменты бандажной ленты стыкуются между собой.

Для охлаждения нагружаемого горячими газами сегмента 12′ предусмотрены особые меры: в середине между обоими бортиками 16, 17 (фиг.4) или со смещением вбок из середины (фиг.5) параллельно им расположена полая внутри проставка 13 в виде ребра, которая связана с проходящими внутри пера 11 лопатки в радиальном направлении каналами для охлаждающего воздуха. От проставки 13, проходящей параллельно или по существу параллельно бортикам 16, 17, в обе ее стороны поперек бортиков 16, 17 в направлении к ним проходят отформованные на верхней стороне сегмента 12′ охлаждающие трубы 18, которые заканчиваются на расстоянии от бортиков 16, 17. В примере на фиг.1 с обеих сторон проставки 13 предусмотрены по четыре параллельные охлаждающие трубы 18, проходящие параллельно или по существу параллельно сегментам 14, 15 стенок. Они могут быть ориентированы также наклонно к сегментам 14, 15 стенок (фиг.2).

За счет расстояния между концами 19 охлаждающих труб 18 и бортиками 16, 17 образуется промежуток 22. В него выходит охлаждающий воздух, который течет через охлаждающие отверстия 21 внутри охлаждающих труб 18, конвективно охлаждая, таким образом, сегмент 12′. Протекающий через охлаждающие трубы 18 охлаждающий воздух происходит от его подачи 20 внутри проставки 13, с которой связаны охлаждающие отверстия 21 и в которую снизу входит поток 25 охлаждающего воздуха.

Выходящий из охлаждающих труб 18 в промежуток 22 охлаждающий воздух течет оттуда в вышележащую полость бандажной ленты, не охлаждая интенсивно бортики 16, 17. Таким образом, здесь реализованы меры, благодаря которым состоящие из массивного материала бортики еще лучше охлаждаются для уменьшения термической нагрузки на них и снятия термических напряжений между ними и остальной зоной сегментов бандажной ленты.

На фиг.3 и 6 в сопоставимом соответственно с фиг.1 и 4 виде изображены снабженная сегментом бандажной ленты вершина лопатки газовой турбины в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения и разрез сегмента бандажной ленты лопатки из фиг.3 в плоскости VI-VI.

Сегмент 12 бандажной ленты лопатки 10 на фиг.3 и 6 в отличие от решения на фиг.1 и 4 выполнен так, что бортики 16, 17 охлаждаются также конвективно. Для этого охлаждающие трубы 18 с образованием промежутка направлены непосредственно до бортиков 16, 17. В бортиках 16, 17 выполнены параллельные им пазы 23, 24, которые связаны с охлаждающими отверстиями 21 охлаждающих труб 18. Эти пазы могут быть расположены также по существу параллельно бортикам, что относится также к пазам 23.1, 23.2 на фиг.13.

Протекающий через охлаждающие отверстия 21 охлаждающий воздух выходит в пазы 23, 24, а оттуда входит в полость бандажной ленты. Таким эффективным образом конвективно охлаждаются также бортики 16, 17 по длине пазов 23, 24 без необходимости дополнительного, снижающего эффективности турбины массового потока охлаждающего воздуха. При этом расположенные с распределением охлаждающие трубы 18 обеспечивают равномерное питание пазов 23, 24 охлаждающим воздухом по всей их длине.

В изображенном на фиг.3 и 6 варианте охлаждающие трубы 18 отформованы на верхней стороне сегмента 12 бандажной ленты (при литье лопатки 10) и имеют тесную термическую связь с телом сегмента 12. В охлаждающих трубах 18 снаружи выполнены охлаждающие отверстия 21, которые снова закрываются наружу. При этом охлаждающие трубы 18 могут проходить параллельно сегментам 14, 15 стенок, как это показано на фиг.3. Однако, как показано на фиг.2, охлаждающие трубы 18 могут быть ориентированы также наклонно к сегментам 14, 15 стенок. Точно так же проставка может быть расположена точно в середине между сегментами 14, 15 стенок (фиг.6). Однако аналогично фиг.5 она может быть также смещена от середины.

На фиг.7 при сборке лопаточного венца между стыкующимися между собой сегментами бандажной ленты соседних лопаток 10a, 10b с их охлаждающими отверстиями 21a, 21b и пазами 24a, 23b помещается полосовидное уплотнение 26, которое препятствует или мешает проникновению горячих газов из канала для них в полость бандажной ленты.

Вместо охлаждающих труб 18 с охлаждающими отверстиями 21 или дополнительно к ним в сегментах 14, 15 стенок и в бортиках 16, 17 могут быть выполнены охлаждающие отверстия 27, 28 (фиг.8), через которые к пазам попадает охлаждающий воздух, вызывающий в то же время еще и конвективное охлаждение утолщенных участков бандажной ленты. От этих охлаждающих отверстий, как показано на фиг.11, могут отходить отверстия 30 для пленочного охлаждения, которые впадают в лежащий под сегментом бандажной ленты канал для горячих газов, вызывая там пленочное охлаждение нижней стороны бандажной ленты. Это относится на фиг.12 также к охлаждающим отверстиям 21. Проходящее в бортиках 16, 17 охлаждающее отверстие 28 может связывать между собой на фиг.13 также два отдельных паза 23.1, 23.2, если сегмент бандажной ленты снабжен расположенным параллельно между сегментами 14, 15 стенок сегментом 31 промежуточной стенки.

На фиг.10 между примыкающими друг к другу сегментами бандажной ленты соседних лопаток 10a, 10b с их бортиками 17a, 16b может быть предусмотрен расширяющийся промежуток 29 в виде канавки, который заполняется охлаждающим воздухом из охлаждающих отверстий 21a, 21b, препятствуя проникновению горячих газов. В этом случае для равномерного заполнения особенно предпочтительно, если охлаждающие трубы 18a, 18b расположены на фиг.9 в шахматном порядке относительно соседней лопатки.

Перечень ссылочных позиций:

10, 10′ - лопатка (газовой турбины)

10a, b - лопатка (газовой турбины)

11 - перо лопатки

12, 12′ - сегмент бандажной ленты

13 - проставка

13a, b - проставка

14, 15 - сегмент стенки

16, 17 - бортик

17a, 16b - бортик

18, 18′ - охлаждающая труба

19 - конец трубы

20 - подача охлаждающего воздуха

21, 27, 28 - охлаждающее отверстие

22 - промежуток

23, 24 - паз

23b, 24a - паз

23.1, 23.2 - паз

25 - поток охлаждающего воздуха

26 - уплотнение

29 - промежуток

30 - отверстие для пленочного охлаждения

31 - сегмент промежуточной стенки

1. Лопатка (10) газовой турбины, содержащая перо (11), на верхнем конце которого расположен сегмент (12) бандажной ленты, который вместе с сегментами бандажной ленты других лопаток одного ряда образует кольцеобразную, ограничивающую канал газовой турбины для горячих газов бандажную ленту, и на сторонах, на которых он граничит с соседними сегментами бандажной ленты, снабжен для улучшения герметизации от канала для горячих газов проходящими вдоль боковой кромки, отстоящими вверх бортиками (16, 17), отличающаяся тем, что для максимизации охлаждения в зоне бортиков (16, 17) в бортиках (16, 17) выполнены параллельные или по существу параллельные им открытые вверх пазы (23, 24; 23.1, 23.2), через которые подводимый посредством сегмента (12) бандажной ленты охлаждающий воздух выходит изнутри пера (11) лопатки в пространство над сегментом (12) бандажной ленты.

2. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что на верхнем конце сегмента (12) бандажной ленты расположены несколько проходящих поперек бортиков (16, 17) охлаждающих труб (18), которые отходят от расположенной между бортиками (16, 17) проставки (13) с возможностью нагружения охлаждающим воздухом, заканчиваются в бортиках (16, 17) и связаны с пазами (23, 24) в них.

3. Лопатка по п.2, отличающаяся тем, что проставка (13) расположена в середине между бортиками (16, 17).

4. Лопатка по п.2, отличающаяся тем, что проставка (13) расположена со смещением от середины между бортиками (16, 17).

5. Лопатка по п.3 или 4, отличающаяся тем, что охлаждающие трубы (18) проходят параллельно или по существу параллельно друг другу, при этом проставка (13) проходит, в основном, параллельно или по существу параллельно бортикам (16, 17).

6. Лопатка по п.5, отличающаяся тем, что охлаждающие трубы (18) проходят в направлении периферии бандажной ленты.

7. Лопатка по п.5, отличающаяся тем, что охлаждающие трубы (18) проходят наклонно к направлению периферии бандажной ленты.

8. Лопатка по п.2, отличающаяся тем, что охлаждающие трубы (18) имеют соответственно охлаждающее отверстие (21) и выполнены для конвективного охлаждения сегмента (12) бандажной ленты.

9. Лопатка по п.2, отличающаяся тем, что охлаждающие трубы (18) отформованы на сегменте (12) бандажной ленты.

10. Лопатка по п.2, отличающаяся тем, что охлаждающие трубы (18a, 18b) граничащих между собой сегментами бандажной ленты лопаток (10a, 10b) расположены в шахматном порядке.

11. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что сегмент (12) бандажной ленты ограничен в осевом направлении проходящими в направлении периферии сегментами (14, 15) стенок, причем выходящий из пазов (23, 24; 23.1, 23.2) охлаждающий воздух подается через охлаждающие отверстия (21) в зоне сегментов (14, 15) стенок и бортиков (16, 17).

12. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что сегмент (12) бандажной ленты ограничен в осевом или по существу осевом направлении проходящими в направлении периферии сегментами (14, 15) стенок, параллельно или по существу параллельно сегментам (14, 15) стенок в середине между ними расположен сегмент (31) промежуточной стенки, при этом между сегментом (31) промежуточной стенки и сегментами (14, 15) стенок в бортиках (16, 17) выполнено по одному пазу (23.1, 23.2).

13. Лопатка по п.12, отличающаяся тем, что пазы (23.1, 23.2) одного бортика связаны между собой проходящим в нем охлаждающим отверстием (28).

14. Лопатка по п.1 или 8, отличающаяся тем, что от питающих пазы (23, 24) охлаждающих отверстий (21, 27, 28) отходят отверстия (30) для пленочного охлаждения, впадающие на нижней стороне сегмента (12) бандажной ленты в канал для горячих газов.

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.

Направляющая лопатка турбины // 2536443

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 и способ сборки ротора турбины, содержащего такую лопатку // 2517992

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 паровой турбины для секции низкого давления паровой турбины // 2515582

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

Рабочая лопатка паровой турбины для части низкого давления паротурбинного двигателя // 2506430

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).

Система предотвращения износа концевых бандажных полок лопаток турбины // 2456460

Рабочее колесо турбомашины // 2433278

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

Рабочее колесо турбины // 2433277

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

Способ сборки множества лопастей на рабочем колесе (варианты), а также узел рабочего колеса турбины и лопастей // 2399772

Рабочее колесо вращающейся проточной машины и авиационный двигатель // 2380545

Турбинная лопатка (варианты) и ротор // 2547128

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 // 2547351

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 // 2547541

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.

Межлопаточная герметизация для колеса турбины или компрессора турбомашины // 2573088

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 и турбомашина, содержащая такую лопатку // 2587802

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.

Подвижная лопатка турбомашины и турбомашина // 2602727

Подвижная лопатка турбомашины содержит бандажную полку, а также входной и выходной герметизирующие выступы, продолжающиеся радиально наружу от бандажной полки. Бандажная полка образует наружную поверхность прохода для газа и имеет первый и второй противоположные боковые края. Каждый из первого и второго боковых краев между входным и выходным выступами имеет Z-образный профиль, содержащий первый сегмент вблизи входного выступа, промежуточный второй сегмент и третий сегмент вблизи выходного выступа. Первый и третий сегменты параллельны друг другу, а второй сегмент наклонно продолжается между первым и вторым сегментами. На боковой стороне первого бокового края выполнен первый выступающий наружу буртик, продолжающийся вдоль второго сегмента первого бокового края и не соединенный ни с входным, ни с выходным выступами. На боковой стороне второго бокового края выполнен второй выступающий наружу буртик, имеющий выходной участок и входной участок. Выходной участок второго буртика соединен с выходным выступом и продолжается вдоль второго и третьего сегментов второго бокового края. Входной участок второго буртика продолжает выходной участок до входного выступа и расположен позади относительно первого сегмента второго бокового края. Другое изобретение группы относится к турбомашине, включающей указанную выше лопатку. Группа изобретений позволяет снизить напряжения на лопатке за счет выравнивания центра тяжести бандажной полки с центром тяжести верхнего участка аэродинамического профиля. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Рабочее колесо первой ступени ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты) // 2603382

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо первой ступени ротора, включающего вал барабанно-дисковой конструкции компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД) содержит диск, наделенный пазами, и лопаточный венец, при этом диск выполнен в виде моноэлемента, включающего ступицу с центральным отверстием, полотно и обод, а лопатки содержат каждая хвостовик и перо с профилем, образованным вогнутым корытом и выпуклой спинкой, сопряженными входной и выходной кромками. Полотно диска выполнено с переменным по высоте сечением, конически сужающимся от ступицы к ободу с градиентом Gп уменьшения толщины в указанном направлении, равным Gп=(δп.п. - δк.п.)/Нср=(0,11÷0,15) [м/м], где δп.п. - толщина периферийной части полотна диска; δк.п. - толщина прикорневой части полотна; Нср - радиальная высота полотна диска между участками сопряжений со ступицей и ободом. Ступица выполнена как одно целое с цапфой передней опоры вала ротора, односторонне развитой ко входу в КНД и выполненной с переменным диаметром, ступенчато уменьшающимся не менее чем через два уступа от полотна диска к опорному концевому участку цапфы. Внешняя поверхность обода диска выполнена составляющей осевой участок внутреннего контура проточной части с осевой длиной, равной проекции образующей обода на ось вала ротора, и с радиусом, возрастающим в осевом сечении КНД в сторону потока рабочего тела, причем обод соединен с полотном диска с образованием фронтальной и тыльной кольцевых конических полок. Тыльная полка снабжена кольцевым элементом, выполненным для последующего неразъемного соединения с фронтальной полкой полотна диска второй ступени, а пазы равномерно разнесены по периметру обода диска с угловой частотой Yп=(4,6÷6,2) [ед/рад] и выполнены с взаимно наклонными боковыми гранями, имеющими в поперечном сечении конфигурацию элемента замкового соединения с хвостовиком лопатки. Пазы для заведения хвостовиков лопаток равномерно разнесены по периметру обода диска, при этом подошва каждого паза расположена в плоскости, параллельной оси вала ротора, а продольная ось подошвы паза образует с осью вала ротора в проекции на указанную плоскость угол α установки хвостовика лопатки, определенный в диапазоне значений α=(16÷22)°, а входная и выходная кромки пера выполнены расходящимися к периферийному торцу лопатки с градиентом Gу.х. увеличения соединяющей их хорды, равным Gу.х.=(Lп.х. - Lк.х.)/Hcp=(9,3÷13,3)·10-2 [м/м], где Lп.х. - длина периферийной хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, перпендикулярной к оси пера лопатки; Lк.х. - то же, длина корневой хорды; Нср - средняя высота пера лопатки. Изобретение позволяет повысить КПД и увеличить запас газодинамической устойчивости на всех режимах работы компрессора при повышении ресурса рабочего колеса ротора КНД без увеличения материалоемкости. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Ротор турбины для теплоэлектростанции // 2607890

Описан ротор турбины низкого давления для теплоэлектростанции. Диск (3) прикреплен к валу (4) и выполнен с возможностью вращения вокруг базовой оси (Δ), при этом диск (3) имеет на своей периферии первую поверхность (5) контакта. Каждая из множества лопаток (6) представляет собой лопатку большого удлинения и имеет по меньшей мере одно перо (7) и по меньшей мере два конца (8, 9). Нижний конец (8) прикреплен к хвостовику (10), имеющему вторую поверхность (11) контакта, выполненную с возможностью взаимодействия с первой поверхностью (5) контакта диска (3). Верхний конец (9) прикреплен к полке (12), имеющей по меньшей мере один первый конец (13) и один второй конец (14). Полки (12) лопаток (6) совместно образуют, при установке лопаток, цилиндрическую конструкцию, расположенную коаксиально с базовой осью (Δ). Первая поверхность (5) контакта диска (3) имеет щели (15), которые являются коаксиальными относительно базовой оси (Δ), параллельны друг другу и имеют по существу одинаковый радиус (R15). Вторая поверхность (11) контакта каждой из лопаток (6) имеет выступы (16), ориентированные по протяженности указанной лопатки (6) и взаимодействующие с по меньшей мере частью щелей (15). Каждая из первой (5) и второй (11) поверхностей контакта имеет ряды аксиальных сквозных отверстий (17), которые выравниваются при взаимодействии указанных первой (5) и второй (11) поверхностей контакта друг с другом и в которые вставляются штифты. Каждая из полок (12) имеет на своих первом (13) и втором (14) концах основную плоскую поверхность (18), ориентированную по существу радиально. Основная плоская поверхность (18) образует угол (α) с плоскостью (P⊥), ортогональной к базовой оси (Δ). Указанный угол (α), отсчитываемый против часовой стрелки на виде полки лопатки сверху и против направления (Т) закручивания каждой из лопаток (6) при вращении ротора, составляет от 20 до 50°. Обеспечивается возможность ограничивать давление в области контакта при номинальной скорости вращения, при этом одновременно сохраняется простота установки указанных лопаток на диске ротора при сборке. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Ступень (варианты ) и турбина газотурбинного двигателя // 2614893

Изобретение относится к энергетике. Предложена ступень газотурбинного двигателя. Упомянутая ступень может включать лопасть, кожух, обращенный к упомянутой лопасти, и криволинейное сотовое уплотнение на упомянутом кожухе. Криволинейное сотовое уплотнение может включать первую ступеньку и вторую ступеньку, имеющую криволинейную форму. Также представлены турбина газотурбинного двигателя и вариант ступени газотурбинного двигателя. Изобретение позволяет повысить КПД как турбины, так и установленного за ней по направлению потока диффузора, а также обеспечивает повышение общей выходной мощности. 3 н. и 17 з. п. ф-лы, 12 ил.

Охлаждаемая турбинная лопатка (варианты) и способ охлаждения турбинной лопатки // 2623600

Охлаждаемая турбинная лопатка содержит хвостовик, предназначенный для прикрепления охлаждаемой лопатки к турбинному ротору, аэродинамический профиль, концевой бандаж и один или несколько центральных охлаждающих каналов, ограниченных аэродинамическим профилем. Аэродинамический профиль проходит вдоль радиальной оси от хвостовика и ограничивает один задний охлаждающий канал, который проходит радиально через аэродинамический профиль проксимально к задней кромочной части аэродинамического профиля. Задний канал расположен в пределах расстояния от задней кромочной части, которое составляет менее 25% хордовой длины аэродинамического профиля. Концевой бандаж расположен на радиально внешнем конце аэродинамического профиля, проходит в окружном направлении от аэродинамического профиля и ограничивает внутри себя центральную полость повышенного давления и периферическую полость повышенного давления. Аэродинамический профиль ограничивает одно заднее охлаждающее впускное отверстие, предназначенное для прохождения одного заднего потока охлаждающей текучей среды к указанному одному заднему охлаждающему каналу аэродинамического профиля, а также ограничивает одно заднее выпускное отверстие, предназначенное для выпуска одного заднего потока охлаждающей текучей среды из заднего охлаждающего канала к периферической полости повышенного давления. Концевой бандаж ограничивает по меньшей мере одно отверстие периферической полости, предназначенное для выпуска одного заднего потока охлаждающей текучей среды из периферической полости. Каждый из центральных охлаждающих каналов проходит радиально через центральную часть аэродинамического профиля. Аэродинамический профиль ограничивает центральное охлаждающее впускное отверстие, предназначенное для подачи центрального потока охлаждающей текучей среды к одному или нескольким центральным охлаждающим каналам, и по меньшей мере одно центральное охлаждающее выпускное отверстие, предназначенное для выпуска центрального потока охлаждающей текучей среды из одного или нескольких центральных охлаждающих каналов к центральной полости. Задний охлаждающий канал и один или несколько центральных охлаждающих каналов обеспечивают направление заднего потока и центрального потока охлаждающей текучей среды к разным полостям. При этом указанные один или несколько центральных охлаждающих каналов расположены в пределах расстояния от центра аэродинамического профиля, которое составляет менее 25% хордовой длины аэродинамического профиля. Изобретение направлено на улучшение охлаждения задней кромки аэродинамического профиля и концевого бандажа. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.