Устройство для охлаждения диска турбомашины

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соаиалистических

Республик

1 с

4 (L (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.11.75 (21) 2190475/06 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.77. Бюллетень Л" 16

Дата опубликования описания 27.05.77 (51) M. Кл. F 01D 5/08

Государствеиный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 621.438-226 (088.8) (72) Авторы изобретения K КапУстин и В. А. Труши

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ДИСКА

ТУРБОМАШИНЫ

Изобретение относится к области турбостроения, в частности к охлаждающим системам дисков турбомашин.

Известно устройство для охлаждения диска турбомашины, содержащее корпус, в котором расположены диски. В корпусе напротив передней стенки диска имеется отверстие для подачи охлаждающего воздуха. Диск выполнен с экраном и снабжен выходными отверстиями на задней стенке. Полость диска подключена к системе охлаждающего воздуха (1).

Недостатком такой системы охлаждения является ее малоэффективность из-за незначительного теплоотвода с передней стенки диска, так как охлаждающий воздух, поступающий из последней ступени компрессора, имеет значительную температуру торможения.

Известно более эффективное устройство для охлаждения дисков турбомашины, преимущественно газовой турбины, содержащее направляющий аппарат для предварительной закрутки охлаждающего воздуха, укрепленный на диске экран с центростремительными лопатками на внутренней поверхности, образующий с поверхностью диска кольцевую полость, сообщенную входными отверстиями с направляющим аппаратом, а на выходе — со сквозными отверстиями в диске (2).

Однако в известном устройстве недостаточно эффективно организован процесс теплоотвода из-за наличия малых окружных скоростей охлаждающей среды относительно вращающегося диска.

Цель изобретения — повышение эффективности охлаждения...

Это достигается тем, что на выходе из сквозных отверстий расположен центробежный лопастной аппарат, лопатки которого установлены под углом 20 — 35 против направ10 ления вращения диска.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — сечение по А — А на фиг. 1.

Устройство для охлаждения диска турбо15 машины содержит неподвижный направляющий аппарат 1 для предварительной закрутки охлаждающего воздуха и диск 2 с укрепленным на передней стенке экраном 3. Между экраном 3 и диском 2 образована кольце20 вая полость 4, С внутренней стороны экрана 3 в полости 4 расположены центростремительные лопатки 5. Отверстия 6, выполненные в экране 3, предусмотрены для подвода в полость 4 охлаждающего воздуха, поступающе25 го из отверстий 7 направляющего аппарата 1.

Сквозные отверстия 8 в диске 2 предназначены для выхода воздуха из полости 4. На выходе из сквозных отверстий 8 установлен центробежный лопастной аппарат 9, лопатки ко30 торого расположены под углом от 20 до 35 против направления вращения диска 2, 556221

Фиг. 2

При работе турбины охлаждающий воздух поступает через отверстие 7 в направляющем аппарате 1 и отверстия 6 в экране 3 в полость 4.

С помощью центростремительных лопаток

5 охлаждающий воздух получает закрутку и выходит через сквозные отверстия 8 в диске 2 на центробежные лопатки аппарата 9.

Для получения максимального эффекта охлаждения диска 2 угол на выходе из центробежного лопастного аппарата P —— 20 — 35 выбирают таким, чтобы при имеющемся перепаде давления получить угол выхода потока я (90 (см. фиг. 2), так как при этом достигаются более высокие значения скорости охлаждающей среды относительно диска 2 и, следовательно, коэффициента теплоотдачи от диска в воздух.

Применение закрутки потока охлаждающего воздуха на выходе центробежного лопастного аппарата в сочетании с предварительной закруткой на входе в диск и центростремительным течением по передней стороне диска

2 дает возможность существенно (в 2 — 2,5 раза) повысить коэффициент теплоотдачи на задней стороне диска и иметь снижение тем4 пературы охлаждающей среды — на 100 С, что обеспечивает лучшее охлаждение диска, а также дополнительный выигрыш в КПД на (02 03) %.

Формула изобретения

Устройство для охлаждения диска турбомашины, преимущественно газовой турбины, содержащее неподвижный направляющий ап10 парат для предварительной закрутки охлаждающего воздуха, укрепленный на диске экран с центростремительными лопатками на внутренней поверхности, образующий с поверхностью диска кольцевую полость, сооб15 щенную входными отверстиями с направляющим аппаратом, а на выходе — со сквозными отверстиями в диске, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, на выходе из сквозных отверстий

20 расположен центробежный лопастной аппарат, лопатки которого установлены под углом

20 — 35 против направления вращения диска.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

25 1. Патент Англии № 1270905, кл. F1T, 1972.

2. Авт. св. № 447075, кл. F01D 5/08, 1972,