Компонент газовой турбины



Компонент газовой турбины
Компонент газовой турбины
Компонент газовой турбины
Компонент газовой турбины
Компонент газовой турбины
Компонент газовой турбины
Компонент газовой турбины
Компонент газовой турбины
Компонент газовой турбины
Компонент газовой турбины
Компонент газовой турбины
Компонент газовой турбины

 


Владельцы патента RU 2568763:

АЛЬСТОМ ТЕКНОЛОДЖИ ЛТД (CH)

Компонент газовой турбины для образования части ступени газовой турбины, выполненный с возможностью изменения схемы охлаждения, включает профильный участок пера, охлаждающий проход, пленочные отверстия и сменные соединители. Профильный участок пера включает корыто и спинку, соединенные вместе на хордово противоположных входной кромке и выходной кромке. Охлаждающий проход продолжается между корытом и спинкой вдоль входной кромки для обеспечения протекания через него охлаждающей текучей среды. Пленочные отверстия выполнены в охлаждающем проходе для обеспечения протекания по меньшей мере части охлаждающей текучей среды к части профильного участка пера. Сменные соединители выполнены с возможностью изменения для охлаждающего прохода поочередно схемы охлаждения. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения за счет изменения схемы охлаждения. 16 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области газотурбинных двигателей и, в частности к компонентам газовой турбины, таким как лопатки турбины или статорные лопасти, для образования части ступени турбин.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Турбины по существу используются для преобразования энергии газа сначала в механическую энергию в виде энергии вращения, а затем в электрическую энергию. Несколько рядов, которые называются ступенями, лопаток турбины или лопастей используются для вращения вала турбины. Каждая ступень турбины состоит попеременно из стационарных и вращающихся компонентов. Стационарные компоненты являются рядами лопаток турбины, установленных на внутренней стороне статора турбины, в то время как вращающиеся компоненты являются рядами лопаток турбины, установленных на роторе турбины.

Для работы турбины в ступени турбины высокого давления газ с высоким давлением и температурой входит в осевом направлении в турбину и постепенно продвигается от чередующихся стационарных к вращающимся рядам лопастей и лопаток для приведения во вращение ротора турбины и расширения газа. В таких условиях высокого давления и температуры, в которых газ проходит над лопатками или лопастями турбины, они могут иметь температуру, близкую или даже превышающую точку плавления материала, такого как высокотемпературный суперсплав, из которого изготовлены лопатки или лопасти турбины. Известно охлаждение лопаток турбины посредством выполнения внутри них проходов, которые принимают относительно холодный воздух, например, из компрессора двигателя. Дополнительное охлаждение достигается посредством выполнения охлаждающих отверстий, продолжающихся от охлаждающих проходов внутри лопатки или лопасти к их внешней поверхности, так что охлаждающий воздух из проходов может выходить на внешнюю поверхность и проходить вдоль поверхности с обеспечением пленочного охлаждения.

Однако во время работы турбины на различных уровнях температуры такое пленочное охлаждение может не требоваться по причинам срока службы, и поэтому для улучшения эффективности турбины за счет экономии охлаждающего воздуха может требоваться изменение схемы охлаждения лопаток или лопастей. Обычно основные изменения схемы охлаждения можно достигать посредством изменения литейных форм, что может быть весьма сложным, требующим больших затрат труда и не экономичным.

Поэтому одним из существенных требований относительно конструкции и конфигурации лопаток или лопастей в такой турбине может быть оптимизация эффективного выполнения изменения схемы охлаждения, так чтобы требуемую схему охлаждения можно получать просто экономичным и согласованным образом.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем раскрытии приведено описание компонентов газовой турбины, таких как лопатки турбины или статорные лопасти, которые будут представлены ниже для обеспечения основного понимания одного или нескольких аспектов настоящего изобретения, которые предназначены для преодоления указанных недостатков, но включают все преимущества уровня техники с добавлением некоторых дополнительных преимуществ. Описание сущности изобретения не является обширным обзором изобретения. Оно не предназначено для идентификации ключевых или критичных элементов изобретения, а также для обозначения объема настоящего изобретения. Единственной целью раскрытия изобретения является представление некоторых концепций изобретения, его аспектов и преимуществ в упрощенном виде в качестве вступления к более подробному описанию, которое будет приведено ниже.

Задачей настоящего изобретения является создание компонента турбины, такого как лопатки турбины или статорные лопасти, которые подлежат оптимизации, для обеспечения эффективного изменения схемы охлаждения, так что требуемую схему охлаждения можно получать просто экономичным и согласуемым образом. Различные другие цели и признаки настоящего изобретения следуют из последующего подробного описания и формулы изобретения.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения указанные выше и другие цели могут быть достигнуты посредством компонента турбины согласно п.1 формулы изобретения.

Это вместе с другими аспектами настоящего изобретения наряду с различными признаками новизны, которые характеризуют данное изобретение, указано конкретно в данном раскрытии. Для лучшего понимания настоящего изобретения, его рабочих преимуществ и его использования делается ссылка на прилагаемые чертежи, на которых показаны в качестве иллюстрации примеры осуществления настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания преимуществ и признаков настоящего изобретения ниже приводится подробное описание и формула изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых подобные элементы обозначены подобными позициями, и на которых:

фиг.1А-1С иллюстрируют пример различных видов компонента турбины, такого как лопатка турбины или статорная лопасть, имеющего сменный соединитель, согласно одному примеру осуществления настоящего изобретения, показанный на фиг.1А на общем виде, на фиг.1В - в разрезе по линии В-В на фиг.1А, и на фиг.1С - на виде сверху на фиг.1А по стрелке А;

фиг.2А-2С иллюстрируют компонент турбины, такой как лопатка турбины или статорная лопасть, имеющий другой сменный соединитель, согласно одному примеру осуществления настоящего изобретения, показанный на фиг.2А на общем виде, на фиг.2В - в разрезе по линии С-С на фиг.2А, и на фиг.2С - на виде сверху на фиг.2А по стрелке D;

фиг.3 иллюстрирует пример осуществления компонента турбины с вставкой согласно одному примеру осуществления настоящего изобретения на общем виде;

фиг.4А и 4В иллюстрируют внутреннюю бандажную полку с вставкой для показанного на фиг.3 компонента турбины согласно одному примеру осуществления настоящего изобретения на виде сверху;

фиг.5 иллюстрируют пример осуществления компонента турбины с вставкой согласно другому примеру осуществления настоящего изобретения на общем виде;

фиг.6А и 6В иллюстрируют внутреннюю бандажную полку с вставкой для показанного на фиг.5 компонента турбины согласно одному примеру осуществления настоящего изобретения на виде сверху.

В описании чертежей для обозначения одинаковых частей используются одинаковые позиции.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для более глубокого понимания настоящего изобретения ниже приводится подробное описание, включая прилагаемую формулу изобретения, со ссылками на указанные выше чертежи. В приведенном ниже описании приводится пояснение множества специальных деталей для обеспечения глубокого понимания настоящего изобретения. Однако специалистам в данной области техники следует понимать, что данное изобретение может быть реализовано без этих специальных деталей. В других случаях структуры и устройства показаны лишь схематично, для обеспечения ясности раскрытия. Ссылки в данном описании на «один вариант осуществления», «вариант осуществления», «другой вариант осуществления», «различные варианты осуществления» означают, что конкретный признак, структура или характеристика, описание которых приведено в связи с вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один вариант осуществления настоящего изобретения. Появление фразы «в одном варианте осуществления» в различных местах описания не обязательно относится к одному и тому же варианту осуществления, а также отдельные или альтернативные варианты осуществления взаимно не исключают другие варианты осуществления. Кроме того, приведено описание различных признаков, которые могут иметься в некоторых вариантах осуществления и отсутствовать в других вариантах осуществления. Аналогичным образом приведено описание различных требований, которые могут быть требованиями для некоторых вариантов осуществления, но не требованиями для других вариантов осуществления.

Хотя последующее описание содержит многие особенности для иллюстрации, специалистам в данной области техники следует понимать, что многие вариации и/или изменения этих деталей входят в объем настоящего изобретения. Аналогичным образом, хотя описание многих признаков настоящего изобретения приведено по отдельности или в связи друг с другом, специалистам в данной области техники следует понимать, что многие из этих признаков могут быть предусмотрены независимо друг от друга. В соответствии с этим описание настоящего изобретения приводится без потери всеобщности и без создания ограничений настоящего изобретения. Кроме того, «один» или «другой» не означают ограничение количества, а означают присутствие по меньшей мере одного обозначаемого элемента.

На фиг.1-6В показаны в различных проекциях примеры осуществления компонента 100 газовой турбины для создания ступени газовой турбины, выполненного с возможностью изменения схемы охлаждения посредством охлаждающего воздуха (в режиме пленочного охлаждения и в режиме не пленочного охлаждения). На фиг.1А-1С показан в различных проекциях пример осуществления компонента 100 турбины, такой как лопатка турбины или статорная лопасть, имеющий сменный соединитель. На фиг.2А-2С показан в различных проекциях пример осуществления компонента 100 турбины, такой как лопатка турбины или статорная лопасть, имеющий другой сменный соединитель. На фиг.3-5 показаны в изометрической проекции компоненты 100 турбины с различными типами вставок (описание которых приведено ниже) в качестве вариантов осуществления настоящего изобретения, в то время как на фиг.4А, 4В, 6А и 6В показаны различные компоненты 100 турбины на виде сверху. Компонент 100 турбины может быть лопатками турбины, статорными лопастями или тепловыми экранами, выполненными за одно целое или в виде части турбины. Однако для краткости, ясности и исключения повторов описание компонента 100 турбины приводится применительно к лопаткам турбины без исключения из объема изобретения статорных лопастей или тепловых экранов или других турбинных компонентов. Кроме того, в конструкции и расположении турбины или компонентов 100 турбины (называемых в последующем лопаткой 100) для специалистов в данной области техники могут быть хорошо известны различные связанные с ними элементы, однако для целей понимания настоящего изобретения нет необходимости в указании и в пояснении всех конструктивных элементов. Достаточно отметить, что, как показано на фиг.1-6В, в лопатке 100 показаны лишь те компоненты, которые необходимы для описания различных вариантов осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.1А-2В, лопатка 100 включает профильный участок 120 пера, по меньшей мере один охлаждающий проход 130, множество отверстий 140 для образования пленки и сменные соединители 180, 190. Профильный участок 120 пера включает корыто 122 и спинку 124, соединенные вместе на хордово противоположных входной кромке 126 и выходной кромке 128. Кроме того, охлаждающий проход 130 выполнен с прохождением между корытом 122 и спинкой 124 вдоль входной кромки 126. Охлаждающий проход 130 обеспечивает возможность прохождения охлаждающей текучей среды в нем, которую он может получать из источника текучей среды, такого как компрессор двигателя или любого другого источника. Может иметься лишь один охлаждающий проход 130, или же не выходя из объема настоящего изобретения лопатка 100 может включать больше чем один охлаждающий проход в зависимости от потребности.

Кроме того, лопатка 100 включает множество отверстий 140 для образования пленки, продолжающихся между охлаждающим проходом 130 и внешней стороной профильного участка 120 пера. Множество отверстий 140 для образования пленки (называемых в последующем пленочными отверстиями 140) могут иметь геометрическую конфигурацию, выбранную из цилиндрической, веерной или консольной выемки, без исключения из объема изобретения других геометрических конфигураций, известных из уровня техники. Пленочные отверстия 140 выполнены с возможностью направления по меньшей мере части охлаждающей текучей среды из охлаждающего прохода 130 для прохождения по части профильного участка 120 пера с образованием пленки охлаждающего воздуха над частью профильного участка 120 пера для ее охлаждения, что называется режимом пленочного охлаждения. Однако, как указывалось выше, в зависимости от различных уровней температуры такая воздушная пленка на части профильного участка 120 пера может не требоваться (что называется режимом без пленочного охлаждения) и в соответствии с этим может требоваться изменение схемы охлаждения для лопаток или лопастей с режима пленочного охлаждения в режим без пленочного охлаждения или наоборот.

Для этой цели, в противоположность уровню техники, лопатка 100 включает сменные соединители 180, 190. Сменные соединители 180, 190 выполнены по отдельности для охлаждающего прохода 130. Сменные соединители 180, 190 предназначены для изменения схемы охлаждения посредством изменения потока охлаждающей текучей среды в соответствии с открыванием и закрыванием передних пленочных отверстий 140. Один сменный соединитель 180, как показано на фиг.1А-1С, включает покрывающий изгиб 182. Соединитель 180 с покрывающим изгибом 182 выполнен с возможностью крепления посредством подходящих средств, таких как уплотнительное устройство 184, над охлаждающим проходом 130. Однако не выходя из объема настоящего изобретения соединитель 180 может быть закреплен посредством других подходящих средств, таких как пайка твердым припоем, сварка или другое механическое соединение. Соединитель 180 обеспечивает возможность прохождения по меньшей мере части охлаждающей текучей среды от входной кромки 126 к выходной кромке 128 внутри внутренней части профильного участка 120 пера, когда пленочные отверстия 140 закрыты. Кроме того, другой сменный соединитель 190, как показано на фиг.2А-2С, включает плоский покрывающий элемент 192 с отверстием 194. Сменный соединитель 190 выполнен с возможностью крепления посредством подходящих средств, таких как уплотнительная система 196, над охлаждающим проходом 130. Однако не выходя из объема настоящего изобретения соединитель 190, аналогично соединителю 180, может быть закреплен посредством других подходящих средств, таких как пайка твердым припоем, сварка или другое механическое соединение. Соединитель 190 обеспечивает возможность протекания охлаждающей текучей среды из отверстия 194 внутри охлаждающего прохода 130. Кроме того, охлаждающая текучая среда из охлаждающего прохода 130 направляется к пленочным отверстиям 140 для прохождения охлаждающей текучей среды от входной кромки 126 к выходной кромке 128, когда множество пленочных отверстий 140 открыты, для образования пленочного охлаждающего слоя, проходящего от входной кромки 126 к выходной кромке 128. Сменные соединители 180, 190 выполнены с возможностью изменения схемы охлаждения посредством охлаждающей текучей среды, независимо от режимов охлаждения с пленкой или без пленки, в лопатке 100 в соответствии с требованиями в зависимости от уровней температуры в турбине.

Как показано на фиг.3-6В в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, лопатка 100 может включать вставку 150. Вставка 150 выполнена с возможностью функционального расположения внутри охлаждающего прохода 130 в согласовании со сменными соединителями 180, 190 по меньшей мере для частичного закрывания и открывания пленочных отверстий 140 в соединении с изменением схемы охлаждения. В частности, в режиме охлаждения без пленки (при низких уровнях температуры внутри турбины) вставка 150 выполнена с возможностью по меньшей мере частичного закрывания пленочных отверстий 140 для прерывания потока охлаждающей текучей среды над частью профильного участка 120 пера. Кроме того, в режиме охлаждения с пленкой (при высоких уровнях температуры внутри турбины) вставка 150 выполнена с возможностью открывания пленочных отверстий 140 для обеспечения протекания охлаждающей текучей среды над частью профильного участка 120 пера для образования охлаждающего слоя воздушной пленки, продолжающегося от входной кромки 126 к выходной кромке 128.

В одном варианте осуществления, как показано на фиг.3, 4А и 4В, вставка 150 может быть цилиндрическим поворотным клапаном (обозначенным позицией 152), выполненным с возможностью поворота вокруг своей оси Х для закрывания и открывания пленочных отверстий 140. В этом варианте осуществления цилиндрический поворотный клапан 152 может содержать части 152 со сквозным отверстием 152а, так что цилиндрический поворотный клапан поворачивается для согласования и рассогласования сквозных отверстий 152b частей 152a со сквозным отверстием с пленочными отверстиями 140 соответственно в режиме охлаждения с пленкой и без пленки для открывания и закрывания пленочных отверстий 140 для обеспечения и прерывания охлаждающей текучей среды.

В другом варианте осуществления, как показано на фиг.5, 6А и 6В, вставка 150 является цилиндрическим переключателем (обозначенным позицией 154), выполненным с возможностью вертикального перемещения вдоль оси Y для закрывания и открывания пленочных отверстий 140. Цилиндрический переключатель 154 может содержать расположенные на расстоянии друг от друга ребра 154а, так что цилиндрический переключатель 154 выполнен с возможностью перемещения вертикально в согласовании и рассогласованием ребер 154a с множеством пленочных отверстий 140 соответственно в режиме охлаждения с пленкой и без пленки для обеспечения и прерывания прохождения охлаждающей текучей среды.

В одном варианте осуществления вставку 150, такую как цилиндрический поворотный клапан 152 или цилиндрический переключатель 154, можно приводить в действие вручную посредством поворота вокруг оси Х или перемещения вдоль оси Y соответственно. В другом варианте осуществления вставку 150, такую как цилиндрический поворотный клапан 152 или цилиндрический переключатель 154, можно приводить в действие автоматически посредством поворота вокруг оси Х или перемещения вдоль оси Y соответственно, посредством гидравлических, пневматических или электрических устройств. Цилиндрический переключатель 154 может быть расположен внутри профильного участка 120 пера и может быть механическим переключателем или перемещаемой частью с отверстиями. В ручном режиме цилиндрический поворотный клапан 152 или цилиндрический переключатель 154 могут быть доступны после разборки двигателя и после разборки части, содержащей лопатки турбины, или после разборки двигателя, но без разборки части, содержащей статорные лопасти. В автоматическом режиме цилиндрический поворотный клапан 152 или цилиндрический переключатель 154 могут иметь активное управление, такое как элемент 156, для эффективного согласования части во время работы с использованием дистанционного исполнительного механизма, такого как гидравлические, пневматические или электромеханические переключатели, или с использованием биметаллических устройств.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения лопатка 100 дополнительно включает множество задних сквозных отверстий 160, выполненных на стороне входной кромки 126 в согласовании с охлаждающим проходом 130. Задние сквозные отверстия 160 выполнены с возможностью направления по меньшей мере части охлаждающей текучей среды из охлаждающего прохода 130 для прохождения внутри внутренней части профильного участка 120 пера от входной кромки 126 к выходной кромке 128 для внутреннего охлаждения лопатки 100 или профильного участка 120 пера. Множество задних сквозных отверстий 160 могут быть выполнены с возможностью закрывания и открывания посредством вставки 150 указанным выше образом. Выходная кромка 128 может включать игольчатую кромку 128а (как показано на фиг.1А и 2А), через который может выходить охлаждающая текучая среда после охлаждения внутренней части профильного участка 120 пера. Различные стрелки на фиг.4А и 4В показывают направление потока охлаждающего воздуха, без какого-либо ограничения, посредством пленочных отверстий 140 и задних сквозных отверстий 160. Кроме того, различные стрелки на фиг.6А и 6В показывают направление потока охлаждающего воздуха из охлаждающего прохода 130 к профильному участку 120 пера посредством пленочных отверстий 140 (см. фиг.6В) и направление потока охлаждающего воздуха из охлаждающего прохода 130 к задним сквозным отверстиям 160 (см. фиг.6А) в качестве иллюстрации. Аналогичным образом на фиг.1А, 1В, 2А и 2В также показано направление потока охлаждающего воздуха. Таким образом, без каких-либо ограничений, лопатка 100 может также включать принудительное охлаждение 132, которое может принимать охлаждающую текучую среду из охлаждающего прохода 130 для охлаждения входной кромки 126. Лопатка 100 может также включать каналы 134, которые могут обеспечивать выход охлаждающей текучей среды от входной кромки 126 и направление охлаждающего воздуха к выходной кромке через множество задних сквозных отверстий 160 для охлаждения выходной кромки 128. Описание множества задних сквозных отверстий 160 будет приведено ниже.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения лопатка 100 может дополнительно включать множество временных пробок 170 (как показано лишь на фиг.4А). Временные пробки 170 могут быть выполнены с возможностью введения в пленочные отверстия 140 в режиме без пленки для защиты пленочных отверстий 140 от впрыска горячих газов или оксидантов. В одном варианте осуществления временные пробки 170 могут быть керамическими пробками, металлическими пробками, высокотемпературным клеем или керамическими пробками, пробками, покрытыми теплопроводным соединением. В режиме охлаждения с пленкой временные пробки 170 можно удалять для открывания пленочных отверстий 140 посредством механического сжимания или химического разложения, на месте или дистанционно.

Компоненты 100 газовой турбины, такие как лопатки турбины или статорные лопасти или любая другая часть, такая как тепловые экраны, согласно данному изобретению являются предпочтительными во многих отношениях. Компоненты 100 газовой турбины оптимизированы для изменения схемы охлаждения эффективным образом, так что требуемую схему охлаждения легко получать экономичным и согласованным образом. Сменные соединители и вставки обеспечивают возможность изменения схемы охлаждения и восстановления схемы охлаждения экономичным образом, не требуя дорогостоящих литейных форм. Различные другие преимущества и признаки настоящего изобретения следуют из приведенного выше описания и прилагаемой формулы изобретения.

Приведенное выше описание специальных вариантов осуществления настоящего изобретения дано для целей иллюстрации и описания. Их не следует рассматривать в качестве исчерпывающих или ограничивающих данное изобретение точно раскрытыми формами, и понятно, что возможны многие модификации и вариации в свете приведенных выше идей. Варианты осуществления выбраны и описаны для наилучшего пояснения принципов настоящего изобретения и их практического применения, для предоставления специалистам в данной области техники возможности наилучшим образом использовать данное изобретение и различные варианты осуществления с различными модификациями, как это требуется при конкретном применении. Понятно, что различные упущения и эквивалентные замены возможны или могут быть целесообразными без отхода от идеи и выхода за объем настоящего изобретения, определяемый формулой изобретения.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

100 - Компонент газовой турбины

120 - Профильный участок пера

122 - Корыто

124 - Спинка

126 - Входная кромка

128 - Выходная кромка

128а - Игольчатая кромка

130 - Охлаждающий проход

132 - Принудительное охлаждение

134 - Каналы

140 - Множество пленочных отверстий

150 - Вставка

152 - Цилиндрический поворотный клапан (один вариант вставки 150)

152а - Части со сквозными отверстиями

152b - Сквозные отверстия

154 - Цилиндрический переключатель (другой вариант вставки 150)

154 - Ребра

156 - Элемент

160 - Множество задних охлаждающих отверстий

170 - Множество временных пробок

180,190 - Сменные соединители

182 - Покрывающий изгиб

184 - Уплотнительное устройство

192 - Плоский покрывающий элемент

194 - Отверстие

196 - Уплотнительное устройство

1. Компонент (100) газовой турбины для образования части ступени газовой турбины, выполненный с возможностью изменения схемы ее охлаждения, содержащий:
профильный участок (120) пера, имеющий корыто (122) и спинку (124), соединенные вместе на хордово противоположных входной кромке (126) и выходной кромке (128);
по меньшей мере один охлаждающий проход (130), продолжающийся между корытом (122) и спинкой (124) вдоль входной кромки (126), при этом по меньшей мере один охлаждающий проход (130) обеспечивает возможность протекания через него охлаждающей текучей среды;
множество пленочных отверстий (140), продолжающихся между по меньшей мере одним охлаждающим проходом (130) и внешней стороной профильного участка (120) пера, при этом множество пленочных отверстий (140) выполнены с возможностью направления по меньшей мере части потока охлаждающей текучей среды из по меньшей мере одного охлаждающего прохода (130) по части профильного участка (120) пера; и
сменные соединители (180, 190), выполненные с возможностью изменения для по меньшей мере одного охлаждающего прохода (130) поочередно схемы охлаждения посредством изменения протекания охлаждающей текучей среды в согласовании с открыванием и закрыванием множества пленочных отверстий (140).

2. Компонент (100) газовой турбины по п.1, в котором один из сменных соединителей (180) содержит покрывающий изгиб (182), выполненный с возможностью закрепления над по меньшей мере одним охлаждающим проходом (130) для обеспечения протекания по меньшей мере части охлаждающей текучей среды от входной кромки (126) к выходной кромке (128) на внутренней стороне профильного участка (120) пера, когда множество пленочных отверстий (140) закрыто.

3. Компонент (100) газовой турбины по п.1, в котором другой из сменных соединителей (190) содержит плоский покрывающий элемент (192) с отверстием (194) для закрепления над по меньшей мере одним охлаждающим проходом (130) для обеспечения протекания охлаждающей текучей среды от отверстия (194) внутри по меньшей мере одного охлаждающего прохода (130) для направления из множества пленочных отверстий (140) от входной кромки (126) к выходной кромке (128), когда множество пленочных отверстий (140) открыты, для образования пленочного охлаждающего слоя, продолжающегося от входной кромки (126) к выходной кромке (128).

4. Компонент (100) газовой турбины по п.1, дополнительно содержащий:
вставку (150), функционально расположенную внутри по меньшей мере одного охлаждающего прохода (130) в согласовании со сменными соединителями (180, 190) для по меньшей мере частичного закрывания и открывания множества пленочных отверстий (140) в соответствии с изменением схемы охлаждения.

5. Компонент (100) газовой турбины по п.4, в котором вставка (150) выполнена с возможностью по меньшей мере частичного закрывания множества пленочных отверстий (140) для прерывания потока охлаждающей текучей среды над частью профильного участка (120) пера и направления потока охлаждающей текучей среды для прохождения от входной кромки (126) к выходной кромке (128) внутри профильного участка (120) пера.

6. Компонент (100) газовой турбины по п.5, в котором вставка (150) выполнена с возможностью открывания множества пленочных отверстий (140) для обеспечения протекания охлаждающей текучей среды над частью профильного участка (120) пера для образования пленочного охлаждающего слоя, продолжающегося от входной кромки (126) к выходной кромке (128).

7. Компонент (100) газовой турбины по п.4, в котором вставка (150) является цилиндрическим поворотным клапаном, выполненным с возможностью поворота вокруг своей оси для закрывания и открывания множества пленочных отверстий (140).

8. Компонент (100) газовой турбины по п.7, в котором цилиндрический поворотный клапан содержит части со сквозным отверстием, так что цилиндрический поворотный клапан поворачивается для согласования и рассогласования сквозных отверстий частей со сквозным отверстием с множеством пленочных отверстий (140) соответственно для открывания и закрывания множества пленочных отверстий (140), для обеспечения и прерывания потока охлаждающей текучей среды.

9. Компонент (100) газовой турбины по п.4, в котором вставка (150) является цилиндрическим переключателем, выполненным с возможностью перемещения вертикально вдоль своей оси для закрывания и открывания множества пленочных отверстий (140).

10. Компонент (100) газовой турбины по п.9, в котором цилиндрический переключатель содержит расположенные на расстоянии ребра так, что цилиндрический переключатель выполнен с возможностью перемещения по вертикали для согласования и рассогласования ребер с множеством пленочных отверстий (140) соответственно для обеспечения и прерывания потока охлаждающей текучей среды.

11. Компонент (100) газовой турбины по п.4, в котором вставка (150) приводится в действие вручную.

12. Компонент (100) газовой турбины по п.4, в котором вставка (150) приводится в действие автоматически посредством одного из гидравлического, пневматического или электрического устройства.

13. Компонент (100) газовой турбины по п.1, в котором множество пленочных отверстий (140) имеют геометрическую конфигурацию, выбранную из одной из цилиндрической, веерной или консольной прорези.

14. Компонент (100) газовой турбины по любому из пп.1-13, дополнительно содержащий множество задних сквозных отверстий (160), выполненных на стороне входной кромки (126) в согласовании с по меньшей мере одним охлаждающим проходом (130) для направления по меньшей мере части охлаждающей текучей среды из по меньшей мере одного охлаждающего прохода (130) для протекания во внутренней части профильного участка (120) пера от входной кромки (126) к выходной кромке (128).

15. Компонент (100) газовой турбины по п.14, в котором множество задних сквозных отверстий (160) выполнены с возможностью закрывания и открывания посредством приведения в действие вставки (150).

16. Компонент (100) газовой турбины по п.1, дополнительно содержащий множество временных пробок (170), выполненных с возможностью введения во множество пленочных отверстий (140) для их закрывания.

17. Компонент (100) газовой турбины по п.16, в котором множество временных пробок (170) являются керамическими пробками, металлическими пробками, выполненными из высокотемпературного клея или керамики пробками, пробками, покрытыми теплопроводным соединением.



 

Похожие патенты:

Охлаждаемая лопатка газотурбинного двигателя содержит полости для подвода охлаждающей среды, порошкообразный неметаллический пористый материал и металлический материал.

Сегмент платформы, предназначенный для обеспечения опоры для сопловой направляющей лопатки для газовой турбины, содержит: поверхность канала для прохода газа, находящуюся в контакте с потоком газа, выходящего из камеры сгорания; поверхность охлаждения, расположенную напротив поверхности канала для прохода газа и имеющую тепловую связь с ней; стенку, выступающую от поверхности охлаждения и простирающуюся по меньшей мере частично в направлении потока; и дополнительную стенку, выступающую от поверхности охлаждения и простирающуюся по меньшей мере частично в направлении потока.

Модульная лопатка или лопасть для газовой турбины содержит следующие модульные элементы: полку с плоской или профильной поверхностью, образующей уровень полки, и сквозным отверстием в нем и аэродинамический профиль, продолжающийся через полку.

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.

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.

Охлаждаемая лопатка для газовой турбины содержит радиально продолжающийся аэродинамический профиль с передним краем, задним краем, стороной всасывания и стороной нагнетания.

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.

Лопатка содержит внутренние полости для циркуляции охлаждающего газа. Полости разделены перегородками, проходящими в радиальном направлении.

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.

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 может быть использовано при изготовлении полых, например, авиационных вентиляторных лопаток. На поверхность участков, не подвергаемых соединению при диффузионной сварке, наносят антиадгезионное покрытие. После диффузионной сварки пакета, собранного из заготовок корыта, спинки и внутреннего каркаса лопатки, осуществляют разрушение адгезионных связей путем приложения отрывающей нагрузки, обеспечивающей отслоение защитного покрытия за счет упругой деформации заготовки на упомянутых участках при воздействии магнитного и/или электрического поля. Разрушение адгезионных связей производят до или после придания упомянутой заготовке аэродинамического профиля. Затем нагревают полученную конструкционную заготовку до температуры сверхпластической формовки и подают в ее полости рабочую среду для создания статического и/или вибростатического давления, необходимого для сверхпластической формовки, до получения полого пера лопатки и формирования ребер жесткости. Способ обеспечивает повышение качества лопаток и надежности процесса их изготовления за счет минимизации влияния загрязнений при разрушении и отслоении антиадгезионного покрытия. 24 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

Лопатка газовой турбины содержит хвостовик, перо с передней кромкой, заднюю кромку, радиальную наружную концевую часть, и корыто, и спинку между передней кромкой и задней кромкой, и систему каналов охлаждающего воздуха. Система каналов охлаждающего воздуха проходит из проема отверстия для впуска воздуха в хвостовике на всем протяжении пера ко множеству отверстий для выпуска воздуха в корыте и передней кромке вершины концевой части пера, в которой число отверстий для выпуска воздуха на площадь вблизи передней кромки концевой части является более высоким, чем среднее число отверстий для выпуска воздуха на площадь в вершине кромки. Концентрация отверстий для выпуска воздуха на вершине концевой части пера является более высокой на корыте, чем на спинке. Отверстия для выпуска воздуха, ближайшие к задней кромке, являются большими в поперечном сечении для воздуха, чем отверстия для выпуска воздуха в середине между передней кромкой и задней кромкой. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Компонент лопасти или лопатки для турбомашины содержит внутреннее пространство между двумя противоположными внутренними стенками компонента, образующими проток для охлаждающей текучей среды в направлении выпускного отверстия для текучей среды в задней кромке компонента, и множество ребер, выступающих из двух противоположных внутренних стенок, образуя множество каналов на каждой из двух противоположных внутренних стенок, чтобы направлять охлаждающую текучую среду в направлении задней кромки. Ребра на противоположных сторонах наклонены друг относительно друга, чтобы образовать матричное расположение. Внутреннее пространство разделено на переднюю секцию в направлении передней кромки компонента и заднюю секцию в направлении задней кромки компонента. Ребра расположены в передней секции. Компонент дополнительно содержит множество шипов, выступающих из двух противоположных внутренних стенок, дискретно расположенных в задней секции. Компонент дополнительно содержит промежуточную секцию между передней секцией и задней секцией. Промежуточная секция содержит ребра и шипы. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения. 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Лопатка, используемая в потоке текучей среды турбинного двигателя, содержит тонкостенное проходящее в радиальном направлении аэродинамическое тело лопатки, имеющее отстоящие по оси друг от друга переднюю и заднюю кромки и радиально наружную полку. Стенка тела лопатки содержит наружную оболочку и внутреннюю оболочку. Стенка тела лопатки задает внутреннюю полость в ней для прохождения охлаждающей среды. На внутренней оболочке стенки передней кромки тела лопатки расположена проходящая радиально нагружаемая распорка. Изобретение обеспечивает уменьшение вызываемых в лопатке напряжений до приемлемого уровня без отрицательного воздействия на охлаждение тела лопатки и аэродинамические характеристики лопатки. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Узел платформы для поддержки сопловой лопатки для газовой турбины содержит поверхность прохождения газа, расположенную так, чтобы контактировать с потоковым рабочим газом, по меньшей мере, один охлаждающий канал. Охлаждающий канал имеет форму для направления охлаждающей текучей среды в охлаждающем канале и образован внутри узла платформы. Охлаждающий участок внутренней поверхности охлаждающего канала находится в тепловом контакте с поверхностью прохождения газа. Узел платформы представляет собой интегрально образованный узел, представляющий сегмент в круговом направлении газовой турбины. Охлаждающий канал содержит первый участок охлаждающего канала и второй участок охлаждающего канала, размещенный после первого участка охлаждающего канала в отношении потокового направления рабочего газа. Первый участок охлаждающего канала и второй участок охлаждающего канала взаимосвязаны таким образом, что охлаждающая текучая среда направляется в первый участок охлаждающего канала, а затем направляется во второй участок охлаждающего канала. Первый участок охлаждающего канала и второй участок охлаждающего канала оба главным образом проходят вдоль кругового направлении и приспособлены таким образом, что первая часть охлаждающей текучей среды течет в первом направлении в первом сегменте первого участка охлаждающего канала, а вторая часть охлаждающей текучей среды течет во втором направлении во втором сегменте первого участка охлаждающего канала. первая часть охлаждающей текучей среды течет в первом сегменте второго участка охлаждающего канала, а вторая часть охлаждающей текучей среды течет во втором сегменте второго участка охлаждающего канала. Первая часть охлаждающей текучей среды и вторая часть охлаждающей текучей среды текут по направлению друг к другу и соединяются друг с другом во втором участке охлаждающего канала. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения и увеличить срок службы сопловой лопатки турбины. 3 н. и 11 з.п. ф-лы. 3 ил.

Лопатка газовой турбины содержит хвостовик и перо лопатки с входной и выходной кромками и вершиной, систему каналов для охлаждающего воздуха, простирающихся от отверстия для охлаждающего воздуха в хвостовике посредством извилистого змеевидного канала к расположенному в зоне выходной кромки каналу у выходной кромки, имеющей выпуск для воздуха в выходной кромке, и обходной канал для воздуха. Обходной канал соединяет отверстие для охлаждающего воздуха в хвостовике с каналом, расположенным в зоне выходной кромки, в обход змеевидного канала. Система каналов для охлаждающего воздуха содержит радиальный канал, открытый в змеевидный проточный канал, а также в канал, расположенный в зоне вершины и соединяющий отверстие для охлаждающего воздуха в хвостовике посредством указанного радиального канала с, по меньшей мере, одним выпуском для воздуха на находящемся со стороны выходной кромки участке наружной в радиальном направлении поверхности вершины лопатки на верхней части вершины, подающей охлаждающий воздух к находящемуся со стороны выходной кромки участку наружной в радиальном направлении поверхности вершины лопатки на верхней части вершины. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения выходной кромки пера лопатки. 12 з.п. ф лы, 3 ил.

Устройство направляющих лопаток содержит внутреннюю платформу, полый аэродинамический профиль и направляющую. Внутренняя платформа выполнена со сквозным отверстием, образующим проточный канал для охлаждающей текучей среды. Полый аэродинамический профиль выполнен в виде единого целого с первой поверхностью внутренней платформы и имеет охлаждающее отверстие для обмена охлаждающей текучей среды, проходящей через сквозное отверстие в или из полого аэродинамического профиля. Направляющая выполнена в виде единого целого со второй поверхностью внутренней платформы и содержит выемку с проходом для охлаждающей текучей среды, образующим проход для охлаждающей текучей среды к сквозному отверстию. Направляющая проходит вдоль второй поверхности в окружном направлении. Проход для охлаждающей текучей среды имеет в окружном направлении размер сквозного отверстия. При изготовлении указанного выше устройства направляющих лопаток создают внутреннюю платформу, при этом полый аэродинамический профиль выполняют в виде единого целого с первой поверхностью внутренней платформы, а направляющую выполняют в виде единого целого с ее второй поверхностью. Группа изобретений позволяет повысить срок службы устройства направляющих лопаток за счет уменьшения разности температур направляющей и внутренней платформы. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Охлаждаемая рабочая перфорированная лопатка турбины содержит перфорированную оболочку с охлаждающими отверстиями малого диаметра изогнутой формы. Средняя линия каждого из охлаждающих отверстий расположена в плоскости вдоль пера лопатки и нормальной к поверхности обвода профиля лопатки. Изобретение повышает эффективность охлаждения рабочей лопатки турбины и увеличивает надежность и ресурс ее работы. 4 ил.

Устройство подвода охладителя к охлаждаемым рабочим лопаткам высокотемпературной газовой турбины содержит аппарат закрутки охладителя и рабочее колесо с охлаждаемыми рабочими лопатками, в ножке хвостовика которых расположены приемные каналы, в совокупности образующие кольцевой приемный канал. Входная часть приемного канала, расположенного в ножке хвостовика каждой охлаждаемой рабочей лопатки, выполнена между радиальными стенками ножки хвостовика этой лопатки, расположенными со стороны корыта и спинки, и окружными стенками ножки хвостовика этой лопатки. Выходная часть приемного канала сопряжена с каналами охлаждения этой лопатки. Такая конструкция позволяет осуществить подвод охладителя в каналы охлаждения рабочих лопаток с уменьшением гидравлических потерь и подогрева охладителя, обеспечивая увеличение эффективности охлаждения рабочих лопаток. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Охлаждаемая лопатка высокотемпературной турбины газотурбинного двигателя содержит во внутренней полости пера цилиндрические перемычки-турбулизаторы и радиальные ребра. На поверхностях внутренней полости пера лопатки, включая входную кромку и радиальные ребра, на выходе из перемычек-турбулизаторов по потоку охлаждающего воздуха и преимущественно перпендикулярно к направлению этого потока выполнены цилиндрические выступы, соединяющие между собой внутреннюю поверхность входной кромки, перемычки и ребра. Отношение диаметра D цилиндрической перемычки-турбулизатора к диаметру d цилиндрического выступа находится в пределах 1,5…10. Отношение диаметра d цилиндрического выступа к высоте h цилиндрического выступа находится в пределах 1,5…2,5. Изобретение повышает надежность охлаждаемой лопатки путем повышения эффективности конвективного охлаждения пера лопатки. 4 ил.
Наверх