Система (варианты) и способ охлаждения турбинных лопаток

Изобретение относится к энергетике. Система содержит турбинную лопатку, имеющую по меньшей мере один охлаждающий паз, предназначенный для транспортировки хладагента в направлении потока от внутренней части турбинной лопатки наружу. Охлаждающий паз имеет входное отверстие, соединенное с внутренней поверхностью, и сходящуюся секцию, расположенную ниже по потоку от входного отверстия. Сходящаяся секция имеет первую площадь поперечного сечения, которая уменьшается в направлении потока. Охлаждающий паз также имеет выходное отверстие, расположенное вдоль задней кромки турбинной лопатки. Также представлены вращающаяся лопатка турбины и способ изготовления лопатки. Изобретение позволяет обеспечить лучшую передачу тепла к задней кромке лопатки. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Объект изобретения, раскрытый в настоящем документе, относится к турбомашинам, в частности к охлаждению турбинных лопаток.

[0002] В целом, в газотурбинных двигателях для получения горячих газообразных продуктов сгорания обычно сжигают смесь сжатого воздуха и топлива. Газообразные продукты сгорания могут проходить через одну или несколько ступеней турбины для генерации энергии для нагрузки и/или компрессора. Каждая ступень турбины содержит некоторое количество лопаток, которые приводятся в движение посредством газообразных продуктов сгорания. Для охлаждения турбинных лопаток могут использоваться различные способы охлаждения. К сожалению, существующие способы охлаждения не могут в достаточной степени охлаждать передние или задние кромки лопаток. Кроме того, существующие способы охлаждения могут привести к проблемам при отливке турбинных лопаток.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Ниже приведены известные варианты выполнения, объем которых соответствует первоначально заявленному изобретению. Эти варианты выполнения не ограничивают объем заявленного изобретения; напротив, упомянутые варианты выполнения предназначены лишь для краткого описания возможных вариантов изобретения. Более того, изобретение может включать в себя различные варианты, аналогичные изложенным ниже вариантам выполнения или отличающиеся от них.

[0004] В первом варианте выполнения система содержит турбинную лопатку, содержащую по меньшей мере охлаждающий паз, выполненный с возможностью транспортировки хладагента в направлении потока из внутренней секции в наружную часть турбинной лопатки. Охлаждающий паз имеет входное отверстие, соединенное с внутренней частью, и сходящуюся часть, расположенную ниже по потоку от входного отверстия. Сходящаяся часть имеет первую площадь поперечного сечения, уменьшающуюся в направлении потока. Охлаждающий паз также имеет выходное отверстие, расположенное вдоль задней кромки турбинной лопатки.

[0005] Во втором варианте выполнения система содержит вращающуюся лопатку, которая имеет переднюю кромку, заднюю кромку, стенку стороны повышенного давления и стенку стороны пониженного давления, охлаждающую полость, расположенную между стенкой стороны повышенного давления и стенкой стороны пониженного давления, а также охлаждающие пазы, соединенные с охлаждающей полостью. Охлаждающие пазы обеспечивают возможность прохождения хладагента в направлении потока через заднюю кромку. Каждый из охлаждающих пазов содержит сходящуюся секцию, дозирующую секцию, соединенную со сходящейся секцией, и выходное отверстие, расположенное вдоль задней кромки. Сходящаяся секция имеет первую площадь поперечного сечения, уменьшающуюся в направлении потока. Дозирующая секция имеет вторую площадь поперечного сечения, которая по существу постоянна в направлении потока.

[0006] В третьем варианте выполнения способ включает формирование керамической центральной части турбинной лопатки, вставление центральной части в пресс-форму и отливку турбинной лопатки между центральной частью и пресс-формой, при которой стенка стороны повышенного давления и стенка стороны пониженного давления соединены друг с другом на передней кромке и на задней кромке. Турбинная лопатка содержит несколько охлаждающих пазов, выполненных с возможностью пропускания хладагента в направлении потока через заднюю кромку. В каждом из охлаждающих пазов имеется сходящаяся секция, дозирующая секция, соединенная со сходящейся секцией, и выходное отверстие, расположенное вдоль задней кромки. Сходящаяся секция имеет первую площадь поперечного сечения, которая уменьшается в направлении потока. Дозирующая секция имеет вторую площадь поперечного сечения, которая по существу постоянна в направлении потока.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0007] Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения будут более понятны при ознакомлении с приведенным ниже подробным описанием со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые номера позиций обозначают одинаковые элементы на всех чертежах, на которых:

[0008] Фиг.1 представляет собой схему варианта выполнения газотурбинной установки, содержащей турбину, имеющую турбинные лопатки с охлаждающими пазами;

[0009] Фиг.2 представляет собой вид в аксонометрии варианта выполнения турбинной лопатки, имеющей охлаждающие пазы;

[0010] Фиг.3 представляет собой разрез варианта выполнения турбинной лопатки, имеющей охлаждающие пазы, по линии 3-3, показанной на Фиг.2;

[0011] Фиг.4 представляет собой радиальный вид в разрезе варианта выполнения турбинной лопатки, имеющей охлаждающие пазы, по линии 4-4, показанной на Фиг.2;

[0012] Фиг.5 представляет собой вид в аксонометрии варианта выполнения охлаждающего паза, вдоль линии 5-5, показанной на Фиг.3;

[0013] Фиг.6 представляет собой радиальный вид в разрезе варианта выполнения центральной части, используемой для изготовления турбинной лопатки с охлаждающими пазами.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014] Ниже описаны один или несколько отдельно взятых вариантов выполнения настоящего изобретения. Для краткости описания упомянутых вариантов выполнения в описании изобретения могут не приводиться все признаки практического осуществления. Следует иметь в виду, что в ходе такого практического осуществления, например, при техническом расчете или при проектировании, для достижения конкретных целей конструкторов, таких как соответствие системным и промышленным требованиям, требуется принятие различных решений, зависящих от конкретной модели реализации проекта, которые могут отличаться друг от друга. Кроме того, следует учитывать, что такая проектно-конструкторская работа может быть сложной и длительной, однако для обычных специалистов, использующих преимущество данного раскрытого изобретения, она является стандартной процедурой при конструировании, отладке и изготовлении.

[0015] При введении элементов в различных вариантах выполнения настоящего изобретения формы единственного числа и слово «указанный» означают, что предусмотрен один или несколько таких элементов. Термины «содержащий», «включающий» и «имеющий» имеют охватывающий характер и означают, что помимо перечисленных элементов могут иметься дополнительные элементы.

[0016] Как описано далее, в некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения предлагается турбомашина, которая содержит лопатки (например, вращающиеся лопатки или аэродинамические секции лопаток) с улучшенными аэродинамическими характеристиками, повышенной износоустойчивостью и/или большей долговечностью. В частности, турбомашиной может быть турбина, например, газовая турбина или паровая турбина, имеющая турбинные лопатки. В других вариантах выполнения турбомашиной может быть компрессор или другая турбомашина. В одном варианте выполнения турбинная лопатка может иметь охлаждающий паз, выполненный с возможностью переноса хладагента. Например, хладагент может протекать через турбинную лопатку для обеспечения конвективного охлаждения и/или пленочного охлаждения поверхностей турбинной лопатки. Охлаждающий паз может иметь входное отверстие, расположенное в турбинной лопатке, сходящуюся секцию, соединенную с входным отверстием, дозирующую секцию, соединенную со сходящейся секцией, и выходное отверстие, расположенное в задней кромке турбинной лопатки. В некоторых вариантах выполнения сходящаяся секция может иметь первую площадь поперечного сечения, которая уменьшается от расположенной выше по потоку стороны охлаждающего паза к расположенной ниже по потоку стороне. Другими словами, сходящаяся секция сужается от расположенной выше по потоку стороны охлаждающего паза к расположенной ниже по потоку стороне. Дозирующая секция может иметь вторую площадь поперечного сечения, которая по существу постоянна от расположенной выше по потоку стороны охлаждающего паза к расположенной ниже по потоку стороне.

[0017] Сужение сходящейся секции может привести к увеличению скорости хладагента, протекающего через охлаждающий паз. Это увеличение скорости хладагента может привести к повышению теплопередачи вблизи расположенной ниже по потоку стороны охлаждающего паза, снижая, тем самым, температуру вблизи расположенной ниже по потоку стороны задней кромки турбинной лопатки и повышая ее долговечность. В других вариантах выполнения способ может включать формирование по существу сплошной керамической центральной части аэродинамической секции лопатки, вставление центральной части в пресс-форму и отливку аэродинамической секции лопатки соединенных друг с другом на передней кромке и задней кромке стенки стороны повышенного давления и стенки стороны пониженного давления. Лопатка может иметь пазы, проходящие от задней кромки аэродинамической секции лопатки. Кроме того, каждый из указанных охлаждающих пазов может иметь сходящуюся секцию, дозирующую секцию, соединенную со сходящейся секцией, и выходное отверстие, расположенное в задней кромке. Первая площадь поперечного сечения сходящейся секции может уменьшаться от расположенной выше по потоку стороны охлаждающего паза, к расположенной ниже по потоку стороне, а вторая площадь поперечного сечения дозирующей секции может оставаться по существу постоянной от расположенной выше по потоку стороны охлаждающего паза до распложенной ниже по потоку стороны. Сходящаяся форма охлаждающего паза отливки увеличивает прочность отливки, снижая, тем самым, количество трещин в отливке. Таким образом, может быть повышена износоустойчивость и/или долговечность турбинных лопаток.

[0018] Со ссылкой теперь на чертежи, Фиг.1 иллюстрирует блок-схему варианта выполнения газотурбинной установки 10, имеющей турбинные лопатки 22 с охлаждающими пазами. Установка 10 содержит компрессор 12, камеры 14 сгорания с топливными форсунками 16 и турбину 18. Топливные форсунки 16 направляют жидкое топливо и/или газообразное топливо, например, природный газ или синтез-газ, в камеры 14 сгорания. В камерах 14 сгорания происходит воспламенение и сжигание топливно-воздушной смеси, а затем горячие сжатые газообразные продукты 20 сгорания (например, отработанные газы) поступают в турбину 18. Турбинные лопатки 22 соединены с рабочим колесом 24, которое соединено также с несколькими другими элементами всей газотурбинной установки 10, как показано на чертеже. Когда газообразные продукты 20 сгорания проходят через лопатки 22 в турбине 18, турбина 18 приводится во вращение, заставляя рабочее колесо 24 вращаться вокруг оси 25 вращения. В результате газообразные продукты 20 сгорания выходят из турбины 18 через выходное отверстие 26.

[0019] В проиллюстрированном варианте выполнения компрессор 12 содержит лопатки 28. Расположенные в компрессоре 12 лопатки 28 соединены с рабочим колесом 24 и вращаются в силу того, что рабочее колесо 24 приводится во вращение турбиной 18, как описано выше. Вращающиеся в компрессоре 12 лопатки 28 превращают воздух, поступающий из воздухозаборника, в сжатый воздух 30, который направляется в камеры 14 сгорания, топливные форсунки 16 и другие узлы газотурбинной установки 10. При этом в форсунках 16 сжатый воздух и топливо могут быть смешаны для получения соответствующей топливно-воздушной смеси, которая сжигается в камерах 14 сгорания для получения газообразных продуктов сгорания 20, предназначенных для приведения в действие турбины 18. Кроме того, рабочее колесо 24 может быть соединено с нагрузкой 31, которая может приводиться в действие путем вращения рабочего колеса 24. В качестве нагрузки 31 может использоваться любое соответствующее устройство, способное вырабатывать электроэнергию в результате вращения вала газотурбинной установки 10, например, энергоустановка или внешняя механическая нагрузка. Нагрузка 31 может включать электрогенератор, пропеллер самолета и так далее. При дальнейшем обсуждении дается ссылка на различные направления, например, на осевое направление или ось 32, радиальное направление или ось 34 и окружное направление или ось 36 турбины 18.

[0020] Фиг.2 представляет собой вид в аксонометрии варианта выполнения турбинной лопатки 22. В проиллюстрированном варианте выполнения лопатка 22 содержит концевую часть 50 и хвостовик 52. Хвостовик 52 лопатки 22 может быть соединен с рабочим колесом 24 турбины 18. Кроме того, лопатка 22 может иметь поверхность 54 концевой части лопатки. Кроме того, лопатка 22 имеет переднюю кромку 58 и заднюю кромку 60. Как показано на Фиг.2, передняя кромка 58 и задняя кромка 60 проходят в основном в радиальном направлении 34 от поверхности 54 концевой части лопатки в направлении хвостовика 52. Кроме того, газы 62 могут проходить в осевом направлении 32 к передней кромке 58 лопатки 22. Лопатка 22 также имеет выпуклую стенку 64 стороны повышенного давления и вогнутую стенку 66 стороны пониженного давления, которые соединены вместе на передней кромке 58 и задней кромке 60. Хорда 67, показанная на Фиг.2, представляет собой базовую линию, проходящую от передней кромки 58 до задней кромки 60 и соединяющую приблизительные средние точки между стенкой 64 стороны повышенного давления и стенкой 66 стороны пониженного давления. Лопатка 22 имеет отверстия 68 охлаждающих пазов, расположенные вдоль задней кромки 60. Отверстия 68 могут находиться в проточном сообщении с внутренней охлаждающей полостью 70, расположенной внутри лопатки 22. Например, полость 70 может находиться во внутренней секции турбинной лопатки 22. Охлаждающая полость 70 направляет хладагент через отверстия 68 охлаждающих пазов на наружную часть лопатки 22 для охлаждения турбинной лопатки. В качестве хладагента может использоваться воздух или любой другой хладагент, обеспечивающий охлаждение внутри газотурбинной установки 10. Как показано на Фиг.2, отверстия 68 расположены полностью в пределах (или непосредственно вдоль) задней кромки 60. То есть отверстия 68 не расположены ни на стенке 64 стороны повышенного давления, ни на стенке 66 стороны пониженного давления. Задняя кромка 60 может получать незначительное конвективное охлаждение от охлаждающей полости 70 благодаря расстоянию между задней кромкой 60 и охлаждающей полостью 70. Таким образом, отверстия 68 обеспечивают непосредственное охлаждение задней кромки 60, благодаря расположению отверстий 68 непосредственно на задней кромке 60.

[0021] Фиг.3 представляет собой осевой разрез варианта выполнения турбинной лопатки 22, по линии 3-3 на Фиг.2. В приведенном далее обсуждении ссылка может быть дана на различные направления, например, продольное направление, или ось 76, и поперечное направление, или ось 78, задней кромки 60 лопатки 22. В проиллюстрированном варианте выполнения охлаждающий паз 80 может быть размещен внутри лопатки 22. Хладагент может протекать к задней кромке 60 в направлении, показанном стрелкой 82. Кроме того, охлаждающий паз 80 может быть расположен симметрично относительно средней линии 84 задней кромки 60. Средняя линия 84 может быть в целом соосна с продольной осью 76 и/или хордой 67. Как показано на Фиг.3, охлаждающий паз 80 может быть соединен с охлаждающей полостью 70, расположенной внутри лопатки 22. Как отмечалось выше, охлаждающая полость 70 или входное отверстие может переносить хладагент в каждый из указанных нескольких пазов 80, расположенных внутри лопатки 22. Конкретно, полость 70 может быть соединена с внутренней секцией турбинной лопатки 22. Каждый паз 80 может содержать несколько секций. Например, сходящаяся секция 88 (или сужающаяся секция) может быть расположена ниже по потоку от охлаждающей полости 70 и быть соединена с ней. Иначе говоря, когда хладагент течет в направлении, указанном стрелкой 82 (т.е. в направлении потока) через сходящуюся секцию 88, паз 80 сходится или сужается. Кроме того, ниже по потоку от сходящейся секции 88 и соединенной с ней может быть расположена дозирующая секция 90. И, наконец, расширяющаяся секция 92 (или расходящаяся секция) может быть соединена с дозирующей секцией 90 и охлаждающим отверстием 68 охлаждающего паза 80. Когда хладагент протекает в направлении стрелки 82 через расширяющуюся секцию 92, охлаждающий паз 80 расширяется или расходится. В некоторых вариантах выполнения расширяющаяся секция 92 может отсутствовать.

[0022] В проиллюстрированном варианте выполнения сходящаяся секция 88 имеет первую площадь поперечного сечения, которая уменьшается от стороны 93 охлаждающего паза 80, расположенной выше по потоку, к стороне 95 паза 80, расположенной ниже по потоку. Другими словами, первая площадь поперечного сечения уменьшается в направлении 82 потока. Например, ширина 94 сходящейся секции 88, расположенной выше по потоку, может быть больше, чем ширина 96, расположенная ниже по потоку 88. То есть сходящаяся секция 88 сужается от стороны 93, расположенной выше по потоку, к стороне 95, расположенной ниже по потоку. Таким образом, скорость хладагента, протекающего в направлении 82, может возрастать на протяжении всей сходящейся секции 88. В проиллюстрированном варианте выполнения ширина 98 дозирующей секции 90 может быть примерно равна или меньше ширины 96 сходящейся секции 88, расположенной выше по потоку. Как показано на Фиг.3, ширина 98 дозирующей секции и, соответственно, вторая площадь поперечного сечения дозирующей секции 98 могут быть неизменными. Другими словами, дозирующая секция 98 и, соответственно, вторая площадь поперечного сечения практически неизменны в направлении 82 потока. Дозирующая секция 90 может быть использована для регулирования скорости потока хладагента, протекающего через охлаждающий паз 80. Например, при меньшей ширине 98 дозирующей секции 90 скорость потока хладагента может уменьшаться. Аналогичным образом, при большей ширине 98 дозирующей секции скорость потока хладагента при прохождении через охлаждающий паз 80 может увеличиваться. Расширяющаяся секция 92 может быть охарактеризована шириной 100, которая может быть больше ширины 98 дозирующей секции. Расширяющаяся секция 92 имеет третью площадь поперечного сечения, увеличивающуюся в направлении 82 потока. Кроме того, расширяющаяся секция 92 может обеспечивать более широкий или более распределенный поток хладагента вдоль задней кромки 60. Охлаждающее отверстие 68 паза может быть ограничено шириной 102, которая может быть больше ширины 100 расширяющейся секции.

[0023] Как показано на Фиг.3, сходящаяся секция 88 может быть ограничена длиной 104, дозирующая секция 90 может быть ограничена длиной 106, а расширяющаяся секция 92 может быть ограничена длиной 108. В проиллюстрированном варианте выполнения длина 104 расширяющейся секции больше длины 106 дозирующей секции. В некоторых вариантах выполнения соотношение длины 104 сходящейся секции к длине 106 дозирующей секции может составлять приблизительно от 1,1:1 до 10:1, от 2:1 до 8:1 или от 4:1 до 6:1. Большая длина 104 сходящейся секции позволяет постепенно увеличивать скорость протекания хладагента через сходящуюся секцию 88 для обеспечения лучшей передачи тепла к задней кромке 60. Длина 106 дозирующей секции и ширина 98 дозирующей секции могут быть использованы для регулирования скорости потока хладагента, выходящего из охлаждающего паза 80. Длина 108 расширяющейся секции может быть выбрана для равномерного распределения хладагента по задней кромке 60. При этом, несмотря на то, что охлаждающий паз 80 показан симметричным относительно средней линии 84, в других вариантах выполнения охлаждающий паз 80 может быть расположен не симметрично относительно средней линии 84. Например, охлаждающий паз 80 может быть ориентирован так, чтобы направлять хладагент к стенке 64 стороны повышенного давления или к стенке 66 стороны пониженного давления. Другими словами, в некоторых вариантах выполнения пазы 80 могут быть не полностью сосны продольной оси 76.

[0024] Фиг.4 представляет собой вид в радиальном разрезе варианта выполнения лопатки 22, выполненном по линии, обозначенной 4-4 на Фиг.2. В проиллюстрированном варианте выполнения охлаждающая полость 70 соединяет несколько охлаждающих пазов 80, обеспечивая возможность протекания хладагента через каждый охлаждающий паз 80 в направлении 82. Как показано на Фиг.4, площадь поперечного сечения сходящейся секции 88 уменьшается от стороны 93, расположенной выше по потоку, к стороне 95, расположенной ниже по потоку. Таким образом, сходящаяся секция 88 сужается в двух измерениях, то есть в поперечном направлении 78 и в радиальном направлении 34. При этом сходящаяся секция 88 может иметь высоту 120 выше по потоку и высоту 122 ниже по потоку. Как показано на Фиг.4, высота 120 выше по потоку больше высоты 122 ниже по потоку. То есть сходящаяся секция 88 сужается в радиальном направлении 34 от стороны 93, расположенной выше по потоку, к стороне 95, расположенной ниже по потоку. В некоторых вариантах выполнения высота 120 выше по потоку может быть приблизительно равной ширине 94 выше по потоку, а высота 122 ниже по потоку может быть приблизительно равной ширине 96 ниже по потоку. Другими словами, сходящаяся секция 88 сужается на одинаковую величину в поперечном направлении 78 и радиальном направлении 34. Таким образом, сходящаяся секция 88 может иметь конический канал. В других вариантах выполнения значение высоты 120 выше по потоку может отличаться от значения ширины 94 выше по потоку и/или значение высоты 122 ниже по потоку может отличаться от значения ширины 96 ниже по потоку. Другими словами, в окружном направлении 36 сходящаяся секция 88 может сужаться на величину, отличную от величины сужения в радиальном направлении 34.

[0025] Как показано на Фиг.4, высота 124 дозирующей секции 90 может быть равна или отличаться от ширины 98 дозирующей секции. Кроме того, высота 126 расширяющейся секции 92 может быть равна или отличаться от ширины 100 расширяющейся секции. Наконец, высота 128 устья отверстия 68 может быть равна или отличаться от ширины 102 устья отверстия. В некоторых вариантах выполнения сходящаяся секция 88 может сужаться лишь в одном направлении. Другими словами, сходящаяся секция 88 может сужаться только в поперечном направлении 78 или только в радиальном направлении 34. При этом, как подробно описано ниже, прочность отливки может возрастать, если сходящаяся секция 88 сходится в поперечном направлении 78 и в радиальном направлении 34 или в целом в двух измерениях. Кроме того, хотя паз 80 расположен симметрично относительно средней линии 84 (например, конический паз 80), в других вариантах выполнения паз 80 может быть расположен не симметрично относительно средней линии 84. Например, паз 80 может быть ориентирован для направления хладагента ближе к поверхности 54 концевой части лопатки (например, под углом вверх) или ближе к хвостовику 52 (например, под углом вниз). Другими словами, в некоторых вариантах выполнения пазы 80 могут быть не полностью сосны продольной оси 76.

[0026] Фиг.5 представляет собой вид в аксонометрии варианта выполнения лопатки 22, на котором показано охлаждающее отверстие 68 охлаждающего паза 80. Как показано на Фиг.5, отверстие 68 расположено вдоль средней линии 84 задней кромки 60, которая в целом соосна радиальной оси 34. Кроме того, на виде в аксонометрии лопатки 22, изображенном на Фиг.5, могут быть видны очертания дозирующей секции 90 и отверстия 68. Примеры различных форм отверстия 68 включают круги, овалы, квадраты, прямоугольники, многоугольники и так далее, но не ограничены только ими. В проиллюстрированном варианте выполнения высота 124 дозирующей секции больше ширины 98 дозирующей секции. Точно так же, высота 128 отверстия больше ширины 102 отверстия. В других вариантах выполнения значения высоты 124 и 128 могут быть примерно равными значениям ширины 98 и 102. В других вариантах выполнения значения высоты 124 и 128 могут быть меньше значений ширины 98 и 102. Кроме того, отверстие 68 расположено между стенкой 64 стороны повышенного давления и стенкой 66 стороны пониженного давления. Таким образом, отверстие 68 не доходит до стенки 64 стороны повышенного давления и стенки 66 стороны пониженного давления. Такая конфигурация отверстия 68 может увеличивать количество охладителя, подаваемого на заднюю кромку 60.

[0027] Фиг.6 представляет собой вид в радиальном разрезе варианта выполнения центральной части 150, используемой для изготовления лопатки 22. В одном варианте выполнения лопатки 22, или аэродинамические части, могут быть изготовлены путем отливки центральной части 150. Например, центральная часть 150 может быть изготовлена путем введения жидкого вещества, такого как керамическая суспензия и графитовая суспензия, в пресс-форму центральной части (не показана). Затем жидкое вещество нагревают с целью формования твердой керамической центральной части 150 лопатки. Далее, центральная часть 150 аэродинамической части лопатки может быть подвешена в пресс-форме аэродинамической части лопатки (не показана), горячий воск введен в форму аэродинамической части лопатки для охватывания центральной части 150 лопатки. Затем горячий воск затвердевает и образует восковую аэродинамическую часть лопатки с керамической центральной частью 150, находящейся в подвешенном состоянии в аэродинамической части лопатки. После этого восковую модель аэродинамической части лопатки с керамической центральной частью 150 повторно погружают в керамическую суспензию для формирования керамической оболочки снаружи восковой модели аэродинамической части лопатки. Затем часть 150, восковую модель и оболочковую форму нагревают до повышенной температуры с целью удаления воска для формирования отливной формы с керамической частью 150 в середине. После этого расплав выливают в полую отливную форму. Расплав занимает место восковой модели лопатки и формирует металлическую аэродинамическую часть 22 лопатки с керамической центральной частью 150, остающейся на своем месте. Затем аэродинамическую часть 22 лопатки охлаждают и керамическую центральную часть 150 удаляют.

[0028] Как показано на Фиг.6, внутренняя часть 152 центральной части 150 может соответствовать охлаждающей полости 70, а удлиненные части 154 могут соответствовать охлаждающим пазам 80. Пространства 156 между удлиненными частями 154 могут соответствовать структурам, расположенным между охлаждающими пазами 80 турбинной лопатки 22. Концы 158 удлиненных частей 154 могут соответствовать самому узкому концу или расположенной ниже по потоку стороне 95 сходящейся секции 88 лопатки 22. При этом дозирующая секция 90 и расширяющаяся секция 92 могут быть выполнены в лопатке 22 после удаления центральной части 150 путем высверливания или вырезания. Сходящаяся секция 160 удлиненных частей 154 может соответствовать сходящейся секции 88 охлаждающего паза 80 лопатки 22. Высота 162 выше по потоку может соответствовать высоте 120 выше по потоку, а высота 164 ниже по потоку может соответствовать высоте 122 ниже по потоку сходящейся секции 88 лопатки 22. Как показано на Фиг.6, часть удлиненной части 154, прикрепленная к внутренней части 152, т.е. основание 166 удлиненной части, шире концов 158 удлиненных частей 154. При этом, благодаря повышенной прочности оснований 166 удлиненных частей, удлиненные части 154 менее подвержены растрескиванию или отрыванию от внутренней части 152 при изготовлении лопатки 22.

[0029] Как уже говорилось выше, варианты выполнения лопаток 22 включают охлаждающий паз 80, способствующий увеличению ресурса лопатки 22. При этом лопатки 22 могут содержать охлаждающие пазы 80, имеющие входное отверстие 70, сходящуюся секцию 88, соединенную с входным отверстием 70, дозирующую секцию 90, соединенную со сходящейся секцией 88, и выходное отверстие 68, расположенное на задней кромке 60 турбинной лопатки 22. Первая площадь поперечного сечения сходящейся секции 88 уменьшается от расположенной выше по потоку стороны 93 охлаждающего паза к расположенной ниже по потоку его стороне 95. Вторая площадь поперечного сечения дозирующей секции 90 может быть практически неизменной от расположенной выше по потоку стороны 93 охлаждающего паза к распложенной ниже по потоку его стороне 95. Пазы 80 способствуют интенсивному охлаждению лопатки и регулированию расхода, наряду с улучшением процесса изготовления. Таким образом, геометрическая конфигурация охлаждающего паза, расположенного на задней кромке турбинных лопаток 22, способствует увеличению ресурса турбинных лопаток 22 с экономической точки зрения и с точки зрения надежности. Иллюстративные варианты выполнения лопаток 22 подробно описаны выше. Лопатки 22 могут быть размещены на вращающихся поверхностях газотурбинной установки 10, например, на рабочем колесе, на неподвижных поверхностях, например, на статоре, или же на рабочем колесе и статоре. Описанные выше охлаждающие пазы 80 не ограничиваются их использованием с турбинными лопатками 22 конкретных вариантов выполнения, приведенных в данном документе, напротив, пазы 80 могут быть использованы независимо и раздельно от других элементов рабочего колеса или статора, описанных в настоящем документе.

[0030] В приведенном описании для раскрытия сущности изобретения использованы примеры, в том числе лучший вариант выполнения, которые дают возможность специалисту в данной области техники применить изобретение на практике, в том числе изготовлять и использовать различные устройства и системы и осуществлять содержащиеся в изобретении способы. Патентоспособный объем изобретения, определенный пунктами формулы изобретения, может включать другие примеры, используемые специалистами в данной области техники. Другие упомянутые примеры находятся в пределах объема изобретения в случае, если в них имеются элементы конструкции, не отличающиеся от буквальных формулировок пунктов формулы изобретения, или же если они включают в себя равноценные элементы конструкции, имеющие незначительные отличия от буквальных формулировок пунктов формулы изобретения.

1. Система турбинной лопатки с охлаждающими пазами, содержащая:

турбинную лопатку, имеющую по меньшей мере один охлаждающий паз, предназначенный для транспортировки хладагента в направлении потока из внутренней части турбинной лопатки наружу, при этом охлаждающий паз имеет:

входное отверстие, соединенное с внутренней частью,

сходящуюся секцию, расположенную ниже по потоку от входного отверстия и имеющую первую площадь поперечного сечения, которая уменьшается в направлении потока, и

выходное отверстие, расположенное вдоль задней кромки турбинной лопатки, при этом в охлаждающем пазу

имеется только одна дозирующая секция, расположенная только ниже по потоку от сходящейся секции, или

выходное отверстие расположено вдоль задней кромки на средней линии между стенкой стороны повышенного давления и стенкой стороны пониженного давления, причем выходное отверстие содержит расширяющуюся секцию, или

имеется только одна дозирующая секция, расположенная только ниже по потоку от сходящейся секции, и выходное отверстие расположено вдоль задней кромки на средней линии между стенкой стороны повышенного давления и стенкой стороны пониженного давления, причем выходное отверстие содержит расширяющуюся секцию.

2. Система по п. 1, в которой дозирующая секция имеет вторую площадь поперечного сечения, которая, по существу, постоянна в направлении потока.

3. Система по п. 2, в которой сходящаяся секция имеет первую длину в направлении потока, а дозирующая секция имеет вторую длину в направлении потока, при этом первая длина больше второй длины.

4. Система по п. 1, в которой выходное отверстие выровнено по центру непосредственно на средней линии задней кромки.

5. Система по п. 1, в которой выходное отверстие расположено вдоль средней линии задней кромки.

6. Система по п. 1, в которой сходящаяся секция имеет высоту и ширину, которые уменьшаются в направлении потока.

7. Система по п. 6, в которой указанные высота и ширина имеют разные значения.

8. Система по п. 1, в которой расширяющаяся секция имеет третью площадь поперечного сечения, которая увеличивается в направлении потока.

9. Система по п. 1, в которой поперечное сечение сходящейся секции имеет, по меньшей мере, форму круга, овала, квадрата, прямоугольника, многоугольника или их комбинацию.

10. Система по п. 1, содержащая турбину, имеющую указанную турбинную лопатку.

11. Вращающаяся лопатка турбины, имеющая:

переднюю кромку,

заднюю кромку,

стенку стороны повышенного давления,

стенку стороны пониженного давления,

охлаждающую полость, расположенную между стенкой стороны повышенного давления и стенкой стороны пониженного давления, и

охлаждающие пазы, соединенные с охлаждающей полостью и предназначенные для прохождения хладагента в направлении потока через заднюю кромку, причем каждый охлаждающий паз имеет:

сходящуюся секцию, имеющую первую площадь поперечного сечения, которая уменьшается в направлении потока,

только одну дозирующую секцию, соединенную со сходящейся секцией, причем дозирующая секция расположена только ниже по потоку от сходящейся секции и имеет вторую площадь поперечного сечения, которая, по существу, постоянна в направлении потока, и

выходное отверстие, расположенное вдоль задней кромки на средней линии между стенкой стороны повышенного давления и стенкой стороны пониженного давления, причем выходное отверстие содержит расширяющуюся секцию.

12. Вращающаяся лопатка турбины по п. 11, в которой выходное отверстие выровнено по центру непосредственно на средней линии задней кромки.

13. Вращающаяся лопатка турбины по п. 11, в которой каждая сходящаяся секция имеет высоту и ширину, которые уменьшаются в направлении потока.

14. Вращающаяся лопатка турбины по п. 11, в которой каждая сходящаяся секция имеет первую длину в направлении потока, а каждая дозирующая секция имеет вторую длину в направлении потока, причем соотношение первой длины ко второй длине больше чем приблизительно 5:1.

15. Вращающаяся лопатка турбины по п. 11, содержащая расширяющуюся секцию, расположенную ниже по потоку от сходящейся секции и имеющую третью площадь поперечного сечения, которая увеличивается в направлении потока.

16. Вращающаяся лопатка турбины по п. 11, содержащая турбомашину с указанной вращающейся лопаткой, при этом вращающаяся лопатка расположена на роторе.

17. Способ изготовления лопатки, включающий:

формирование керамической центральной части турбинной лопатки,

вставление центральной части в пресс-форму и

отливку турбинной лопатки между центральной частью и пресс-формой, при этом стенка стороны повышенного давления и стенка стороны пониженного давления соединены друг с другом на передней кромке и задней кромке, а турбинная лопатка имеет охлаждающие пазы, предназначенные для пропускания хладагента в направлении потока через заднюю кромку, причем каждый из охлаждающих пазов имеет:

сходящуюся секцию, имеющую первую площадь поперечного сечения, которая уменьшается в направлении потока;

дозирующую секцию, соединенную со сходящейся секцией и имеющую вторую площадь поперечного сечения, которая, по существу, постоянна в направлении потока, и

выходное отверстие, расположенное вдоль задней кромки, при этом в каждом из охлаждающих пазов:

имеется только одна дозирующая секция, расположенная только ниже по потоку от сходящейся секции, или

выходное отверстие расположено вдоль задней кромки на средней линии между стенкой стороны повышенного давления и стенкой стороны пониженного давления, причем выходное отверстие содержит расширяющуюся секцию, или

имеется только одна дозирующая секция, расположенная только ниже по потоку от сходящейся секции, и выходное отверстие расположено вдоль задней кромки на средней линии между стенкой стороны повышенного давления и стенкой стороны пониженного давления, причем выходное отверстие содержит расширяющуюся секцию.

18. Способ по п. 17, в котором выходное отверстие выровнено по центру вдоль средней линии задней кромки.

19. Способ по п. 17, в котором первая площадь поперечного сечения сходящейся секции уменьшается по меньшей мере в двух измерениях.

20. Способ по п. 17, в котором сходящаяся секция имеет первую длину в направлении потока, а дозирующая секция имеет вторую длину в направлении потока, при этом первая длина больше второй длины.



 

Похожие патенты:

Охлаждающий бандажный узел турбины для газотурбинной установки содержит внешний и внутренний бандажные элементы. Внешний бандажный элемент расположен внутри турбинной секции газотурбинной установки вблизи корпуса турбинной секции и имеет, по меньшей мере, один воздуховод для введения в этот элемент охлаждающей текучей среды.

Рабочая лопатка турбины для использования с газотурбинным двигателем содержит платформу, аэродинамическую часть, проходящую от платформы, и охлаждающие контуры, проходящие через платформу и аэродинамическую часть лопатки.

Охлаждаемая боковая стенка пера, горелки или камеры сгорания для отделения тракта потока горячего газа газовой турбины от охлаждающего потока, протекающего в основном направлении, которое параллельно поверхности боковой стенки, содержит по меньшей мере одно турбулизирующее ребро, продолжающееся от боковой стенки в охлаждающий поток.

Газогенератор газотурбинного двигателя включает в себя осевой компрессор, камеру сгорания, турбину высокого давления с охлаждаемыми рабочими и диском основным с выполненными на его фланце отверстиями и несущим на себе диск покрывной с образованием между ними кольцевой полости.

Деталь содержит внутренний охлаждающий канал. Охлаждающий канал дополнительно содержит: первую и вторую внутренние поверхности соответствующих первой и второй наружных стенок детали; и первую и вторую боковые поверхности, проходящие между упомянутыми внутренними поверхностями.

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.

Устройство секционного охлаждения для подачи охлаждающего потока в турбине с потоком газообразных продуктов сгорания содержит турбинную сопловую лопатку, дефлектор для охлаждающей среды и инжекционную пластину.

Слоистый лист для детали газовой турбины содержит первый и второй покрывающие слои и первый промежуточный слой. Первый покрывающий слой, второй покрывающий слой и первый промежуточный слой сложены вместе один на другой.

Данное изобретение относится к турбинному узлу (10, 10а), содержащему в основном полую лопатку (12) и по меньшей мере одно дефлекторное устройство (14, 14а, 14d), при этом полая лопатка (12) имеет по меньшей мере первую боковую стенку (16, 18), проходящую от входной кромки (20) к выходной кромке (22) полой лопатки (12), и по меньшей мере одну полость (24), в которой в собранном состоянии упомянутого по меньшей мере одного дефлекторного устройства (14, 14а, 14d) в полой лопатке (12) упомянутое по меньшей мере одно дефлекторное устройство (14, 14а, 14d) расположено на заданном расстоянии относительно внутренней поверхности (26) полости (24) для струйно-дефлекторного охлаждения этой по меньшей мере одной внутренней поверхности (26) и с образованием проточного канала (28) для охлаждающей среды (30), проходящего от входной кромки (20) к выходной кромке (22), и при этом упомянутое по меньшей мере одно дефлекторное устройство (14, 14а, 14d) содержит первую деталь (42) и вторую деталь (44), расположенные бок о бок в осевом направлении (78), причем вторая деталь (44) расположена за первой деталью (42) при рассматривании в осевом направлении (78), и с осевым расстоянием друг от друга с образованием первого проточного прохода (46), обеспечивающего прохождение с одной стороны лопатки (12) к противоположной стороне лопатки (12).

Двухконтурный турбореактивный двигатель содержит компрессор с думисной полостью, камеру сгорания, турбину, аппарат закрутки турбины, сообщенный и с транзитными полостями лопаток соплового аппарата турбины, и с каналами подвода воздуха высокого давления, вращающийся направляющий аппарат и каналы подвода воздуха низкого давления, сообщенные с внутренними полостями охлаждаемых рабочих лопаток турбины.

Охлаждаемая турбина двухконтурного газотурбинного двигателя содержит сопловой аппарат турбины с сопловыми лопатками, диск с рабочими лопатками, установленными в проточной части турбины, многоканальный воздуховод. Многоканальный воздуховод проходит через внутренние полости сопловых лопаток, его входная полость сообщена с источником охлаждающего воздуха. Выходная полость многоканального воздуховода соединена, с одной стороны, через дополнительный аппарат закрутки статора, дополнительный безлопаточный диффузор и дополнительные воздушные каналы с внутренней полостью каждой рабочей лопатки, расположенной у входной кромки, а с другой стороны, через аппарат закрутки статора, безлопаточный диффузор и воздушные каналы с остальной полостью каждой рабочей лопатки. Безлопаточный диффузор и дополнительный безлопаточный диффузор размещены на сопловом аппарате турбины и выполнены в виде каналов, входные полости которых соединены с аппаратом закрутки статора и дополнительным аппаратом закрутки статора соответственно. Выходная полость канала дополнительного безлопаточного диффузора соединена через дополнительные воздушные каналы с внутренней полостью каждой рабочей лопатки, расположенной у входной кромки. Выходная полость канала безлопаточного диффузора соединена через воздушные каналы с остальной полостью каждой рабочей лопатки. Выходные полости каналов образуют между собой кольцевой зазор, оснащенный подвижным уплотнением, и отделены дополнительными подвижными уплотнениями от проточной части турбины и от полости, образованной аппаратом закрутки статора и диском с рабочими лопатками. Изобретение позволяет снизить затраты на изготовление и сборку элементов конструкции узла турбины за счет снижения массы деталей и металлоемкости конструкции. 1 ил.

Аэродинамический профиль содержит внешнюю и внутреннюю стенки и расположенный между ними охлаждающий канал, служащий для прохождения по нему охлаждающей текучей среды во время работы аэродинамического профиля. На внутренней стенке имеется выступ, отходящий от поверхности внутренней стенки внутрь охлаждающего канала. Выступ на внутренней стенке устроен и спрофилирован таким образом, что он направляет, по меньшей мере, часть охлаждающей текучей среды, при ее прохождении по охлаждающему каналу и обтекании выступа на внутренней стенке, чтобы поток охлаждающей текучей среды ударялся в первую область внешней стенки. На внешней стенке также выполнен выступ, отходящий от поверхности внешней стенки внутрь охлаждающего канала. Выступ на внешней стенке устроен и спрофилирован таким образом, что он направляет, по меньшей мере, часть потока охлаждающей текучей среды, при его прохождении по охлаждающему каналу и обтекании выступа на внешней стенке, на внутреннюю стенку, чтобы он ударялся во вторую область на внутренней стенке. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к способу и устройству для охлаждения высокотемпературных шпилек корпуса и фланцевых соединений паровых турбин тепловых электрических станций (ТЭС, ТЭЦ), в частности высокотемпературных шпилек фланцевых разъемов уплотнения цилиндра высокого давления (ЦВД), и может быть использовано в системах охлаждения шпилек турбин типа ПТ. Поставленная техническая задача в способе охлаждения высокотемпературных шпилек паровых турбин, включающем подвод охлаждающего пара по охлаждающей линии из проточного канала с одной стороны и отвод охлаждающего пара по отводящей линии с другой стороны, достигается за счет того, что отбор пара происходит из ступени среднего или низкого давления паровой турбины с последующим направлением отобранного пара для охлаждения высокотемпературных шпилек паровых турбин, при этом регулирование скорости потока отобранного пара осуществляется за счет регулировки запорной арматуры на линиях отбора пара из ступени низкого или среднего давления паровой турбины, а регулировка температуры отобранного пара осуществляется за счет его отбора со ступеней низкого или среднего давления паровой турбины, далее отобранный пар направляется через цилиндрический патрубок в цилиндрическую металлическую трубку меньшего диаметра и далее, распределяясь в объеме, попадает в охлаждающий цилиндрический канал, где отобранный пар через перфорацию в цилиндрической металлической трубке меньшего диаметра подается в охлаждающий цилиндрический канал, где снимает часть теплоты с внутренней поверхности внешней цилиндрической трубки большего диаметра и, вследствие теплоотдачи, сам нагревается, при этом охлаждает стенки внешней цилиндрической металлической трубки большего диаметра, далее пар вытесняется в отводящий цилиндрический патрубок и далее либо возвращается в цикл паротурбинной установки, либо направляется в атмосферу. Поставленная техническая задача в устройстве для осуществления способа охлаждения высокотемпературных шпилек паровых турбин, содержащем охлаждающие цилиндрические каналы, перфорацию, достигается за счет того, что охлаждающий цилиндрический канал образован двумя цилиндрическими металлическими трубками с основаниями, имеющими общую вертикальную ось, причем цилиндрическая металлическая трубка меньшего диаметра имеет перфорацию и соединена с цилиндрическим патрубком, а внешняя цилиндрическая металлическая трубка большего диаметра соединена с отводящим цилиндрическим патрубком. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области транспорта газа и теплоэнергетики, в частности к системе охлаждения высокотемпературных шпилек, корпуса и фланцевых соединений газовых турбин, и может быть использовано в энергетических газотурбинных установках (ГТУ) в составе комбинированных парогазовых установок (ПГУ) или в ГТУ в составе привода газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций. Технической задачей заявленного технического решения по способу охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин и устройству для его осуществления является повышение долговечности и надежности уплотнения фланцевых соединений корпуса газотурбинной установки и устранение утечек через разъемы фланцевых соединений корпуса газотурбинной установки вследствие уменьшения термического напряжения на соединительных шпильках фланцевых соединений без изменения основных конструктивных элементов газовой турбины, шпилек, корпуса и фланцевых соединений газовых турбин. Поставленная техническая задача в способе охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, включающем подвод охлаждающего воздуха во внутренние полости через воздушные каналы с перфорированными отверстиями в стенке и подачу охлаждающего воздуха из воздушной полости, достигается тем, что отбор воздуха происходит из ступени компрессора с последующим направлением отобранного воздуха для охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, при этом регулирование скорости потока отобранного воздуха осуществляется за счет регулировки запорной арматуры на линиях отбора воздуха из ступени компрессора, а регулировка температуры отобранного воздуха осуществляется за счет его отбора со ступеней компрессора, далее отобранный воздух направляется через цилиндрический патрубок в цилиндрическую металлическую трубку меньшего диаметра и далее, распределяясь в объеме, попадает в охлаждающий цилиндрический канал, где отобранный воздух через перфорацию в цилиндрической металлической трубке меньшего диаметра подается в охлаждающий цилиндрический канал, где снимает часть теплоты с внутренней поверхности внешней цилиндрической трубки большего диаметра и вследствие теплоотдачи сам нагревается, при этом охлаждает стенки внешней цилиндрической металлической трубки большего диаметра, и далее воздух вытесняется в отводящий цилиндрический патрубок и далее либо возвращается в цикл газовой турбины, либо направляется в атмосферу. Поставленная техническая задача в устройстве для охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, содержащем охлаждающие цилиндрические каналы, перфорацию, достигается тем, что охлаждающий цилиндрический канал образован двумя цилиндрическими металлическими трубками с основаниями, имеющими общую вертикальную ось, причем цилиндрическая металлическая трубка меньшего диаметра имеет перфорацию и соединена с цилиндрическим патрубком, а внешняя цилиндрическая металлическая трубка большего диаметра соединена с отводящим цилиндрическим патрубком. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области транспорта газа и теплоэнергетики, в частности к системе охлаждения высокотемпературных шпилек, корпуса и фланцевых соединений газовых турбин, и может быть использовано в энергетических газотурбинных установках (ГТУ) в составе комбинированных парогазовых установок (ПГУ) или в ГТУ в составе привода газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций. Технической задачей заявленного технического решения по способу охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин и устройству для его осуществления является повышение долговечности и надежности уплотнения фланцевых соединений корпуса газотурбинной установки и устранение утечек через разъемы фланцевых соединений корпуса газотурбинной установки вследствие уменьшения термического напряжения на соединительных шпильках фланцевых соединений без изменения основных конструктивных элементов газовой турбины, шпилек, корпуса и фланцевых соединений газовых турбин. Поставленная техническая задача в способе охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, включающем подвод охлаждающего воздуха во внутренние полости через воздушные каналы с перфорированными отверстиями в стенке и подачу охлаждающего воздуха из воздушной полости, достигается тем, что отбор воздуха происходит из ступени компрессора с последующим направлением отобранного воздуха для охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, при этом регулирование скорости потока отобранного воздуха осуществляется за счет регулировки запорной арматуры на линиях отбора воздуха из ступени компрессора, а регулировка температуры отобранного воздуха осуществляется за счет его отбора со ступеней компрессора, далее отобранный воздух направляется через цилиндрический патрубок в цилиндрическую металлическую трубку меньшего диаметра и далее, распределяясь в объеме, попадает в охлаждающий цилиндрический канал, где отобранный воздух через перфорацию в цилиндрической металлической трубке меньшего диаметра подается в охлаждающий цилиндрический канал, где снимает часть теплоты с внутренней поверхности внешней цилиндрической трубки большего диаметра и вследствие теплоотдачи сам нагревается, при этом охлаждает стенки внешней цилиндрической металлической трубки большего диаметра, и далее воздух вытесняется в отводящий цилиндрический патрубок и далее либо возвращается в цикл газовой турбины, либо направляется в атмосферу. Поставленная техническая задача в устройстве для охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, содержащем охлаждающие цилиндрические каналы, перфорацию, достигается тем, что охлаждающий цилиндрический канал образован двумя цилиндрическими металлическими трубками с основаниями, имеющими общую вертикальную ось, причем цилиндрическая металлическая трубка меньшего диаметра имеет перфорацию и соединена с цилиндрическим патрубком, а внешняя цилиндрическая металлическая трубка большего диаметра соединена с отводящим цилиндрическим патрубком. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к детали, выполненной из керамического материала, такой как подвижная лопатка турбины или неподвижная лопатка направляющего аппарата в составе турбомашины. Деталь из керамического материала содержит часть, образующую основание, и часть, образующую стенку, причем основание выполнено из керамического материала низкой пористости, а стенка содержит низкопористую оболочку и сердцевину, которая находится внутри оболочки. Пористость сердцевины больше пористости основания, повышаясь с удалением от основания. Основание и стенка получены спеканием керамического порошка. Формирование стенки осуществляют в ёмкости, содержащей порошок, селективным спеканием порошка последовательными слоями с помощью лазерного луча или пучка электронов. Технический результат изобретения - снижение уровня напряжений в основании детали. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Рабочая лопатка турбины для газотурбинного двигателя содержит аэродинамическую часть. Аэродинамическая часть содержит концевую часть на наружном радиальном конце. Концевая часть имеет выступающую кромку, которая ограничивает полость концевой части. Выступающая кромка содержит охватывающий микроканал. Аэродинамическая часть имеет сторону повышенного давления и сторону пониженного давления, которые соединены вместе на передней кромке и задней кромке аэродинамической части. Сторона повышенного давления и сторона пониженного давления проходят от хвостовика лопатки до концевой части и ограничивают камеру аэродинамической части. Концевая часть содержит пластину, а выступающая кромка расположена вблизи пластины концевой части или на ее периферии. Выступающая кромка имеет внутреннюю поверхность, обращенную внутрь к полости концевой части, и наружную поверхность. Охватывающий микроканал представляет собой микроканал, который проходит вокруг по меньшей мере большей части длины внутренней поверхности выступающей кромки. Лопатка также содержит питающий микроканал, проходящий через пластину концевой части и часть выступающей кромки. Питающий микроканал имеет расположенный выше по потоку конец, который расположен на пластине концевой части, и расположенный ниже по потоку конец, который расположен на выступающей кромке. Расположенный выше по потоку конец питающего микроканала сообщается с каналом для охлаждающей текучей среды, который проходит через пластину концевой части к камере аэродинамической части, а расположенный ниже по потоку конец проточно сообщается с указанным охватывающим микроканалом. Изобретение направлено на повышение эффективности концевой части аэродинамической части рабочей лопатки. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 15 ил.

Компонент турбины содержит полый элемент с аэродинамическим профилем и инжекционную трубку, расположенную внутри полого элемента. Полый элемент содержит полость, имеющую противоположные заднюю и переднюю части, образованные внутренними поверхностями соответствующих областей задней и передней кромок полого элемента. Задняя часть содержит участок острой кромки, а передняя часть содержит по существу цилиндрическую часть, при этом участок острой кромки задней части полости имеет изогнутую и/или закрученную форму с острой кромкой на конце. Инжекционная трубка образована из отдельных задней и передней секций, выполненных с возможностью установки в направлении размаха в полом элементе и имеющих контур, такой же, что и у задней и передней частей полости. Задняя и передняя секции инжекционной трубки связаны друг с другом с помощью фиксирующего средства, которое вводится в полый элемент и фиксирует инжекционную трубку на месте в полости полого элемента. Фиксирующее средство представляет собой цилиндрический штифт, расположенный в осевом направлении между задней и передней секциями инжекционной трубки, и имеет протяженность в радиальном направлении полого элемента с аэродинамическим профилем. Другое изобретение относится к указанной выше инжекционной трубке. При сборке инжекционной трубки в полом элементе с аэродинамическим профилем компонента турбины вводят заднюю секцию инжекционной трубки в полый элемент и осуществляют маневрирование задней секцией в направлении области задней кромки полого элемента в положение в задней части полости полого элемента. Затем вводят переднюю секцию инжекционной трубки в полый элемент с аэродинамическим профилем рядом с задней секцией и связывают заднюю и переднюю секции друг с другом с помощью введения в полый элемент с аэродинамическим профилем фиксирующего средства для фиксации на месте инжекционной трубки. Группа изобретений позволяет упростить сборку инжекционной трубки и полого элемента с аэродинамическим профилем, имеющего закрутку. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Компонент турбины содержит полый элемент с аэродинамическим профилем и инжекционную трубку, расположенную внутри полого элемента. Полый элемент содержит полость, имеющую противоположные заднюю и переднюю части, образованные внутренними поверхностями соответствующих областей задней и передней кромок полого элемента. Задняя часть содержит участок острой кромки, а передняя часть содержит по существу цилиндрическую часть, при этом участок острой кромки задней части полости имеет изогнутую и/или закрученную форму с острой кромкой на конце. Инжекционная трубка образована из отдельных задней и передней секций, выполненных с возможностью установки в направлении размаха в полом элементе и имеющих контур, такой же, что и у задней и передней частей полости. Задняя и передняя секции инжекционной трубки связаны друг с другом с помощью фиксирующего средства, которое вводится в полый элемент и фиксирует инжекционную трубку на месте в полости полого элемента. Фиксирующее средство представляет собой цилиндрический штифт, расположенный в осевом направлении между задней и передней секциями инжекционной трубки, и имеет протяженность в радиальном направлении полого элемента с аэродинамическим профилем. Другое изобретение относится к указанной выше инжекционной трубке. При сборке инжекционной трубки в полом элементе с аэродинамическим профилем компонента турбины вводят заднюю секцию инжекционной трубки в полый элемент и осуществляют маневрирование задней секцией в направлении области задней кромки полого элемента в положение в задней части полости полого элемента. Затем вводят переднюю секцию инжекционной трубки в полый элемент с аэродинамическим профилем рядом с задней секцией и связывают заднюю и переднюю секции друг с другом с помощью введения в полый элемент с аэродинамическим профилем фиксирующего средства для фиксации на месте инжекционной трубки. Группа изобретений позволяет упростить сборку инжекционной трубки и полого элемента с аэродинамическим профилем, имеющего закрутку. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Охлаждаемая лопатка газовой турбины содержит полое перо с входной и выходной кромками, замковую часть и торцевую стенку. В полом пере установлена перегородка. Между стенкой входной кромки и перегородкой расположен канал охлаждения входной кромки, а между торцевой стенкой и перегородкой расположен осевой канал. В выходной кромке расположен щелевой канал. При этом первый и третий радиальные каналы являются отводящими, второй и четвертый радиальные каналы являются подводящими. Второй и четвертый радиальные каналы выполнены сужающимися с минимальной площадью в периферийном сечении лопатки. Расширение первого канала прямо пропорционально сужению второго канала, а расширение третьего канала прямо пропорционально сужению четвертого канала в каждом сечении по высоте полого пера. В полом пере также установлены направляющие и затеняющие ребра, ребра-интенсификаторы. В щелевом канале выходной кромки за перемычками установлена матрица компланарных каналов. В торце замка лопатки установлен жиклер. Изобретение направлено на повышение ресурса рабочих лопаток и, соответственно, газовой турбины в целом. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к энергетике. Система содержит турбинную лопатку, имеющую по меньшей мере один охлаждающий паз, предназначенный для транспортировки хладагента в направлении потока от внутренней части турбинной лопатки наружу. Охлаждающий паз имеет входное отверстие, соединенное с внутренней поверхностью, и сходящуюся секцию, расположенную ниже по потоку от входного отверстия. Сходящаяся секция имеет первую площадь поперечного сечения, которая уменьшается в направлении потока. Охлаждающий паз также имеет выходное отверстие, расположенное вдоль задней кромки турбинной лопатки. Также представлены вращающаяся лопатка турбины и способ изготовления лопатки. Изобретение позволяет обеспечить лучшую передачу тепла к задней кромке лопатки. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх