ОХЛАЖДАЕМАЯ РАБОЧАЯ ЛОПАТКА ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 1997 года по МПК F01D5/08 

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к газовым турбинам авиационных двигателей.

Известна лопатка газовой турбины [1] содержащая полое перо, снабженное на периферии внутренней торцевой бобышкой с расположенной в ней резьбовой заглушкой, предназначенной для глушения технологического отверстия, образующегося от периферийного торцового знака, используемого для фиксации литейного стержня в форме. От подошвы замка в направлении периферии выполнено продольное ребро, не доходящее до стенки торца пера или торца заглушки.

Недостатком известной лопатки является ее недостаточная надежность, обусловленная затеканием газа в полость лопатки через отверстия перфорации во входной кромке. Затекание газа обусловлено недостаточным перепадом давления между охлаждающим воздухом и газом вследствие того, что воздух, поступающий в полость пера вдоль входной кромки, используется одновременно или последовательно для всех элементов пера и в связи с этим часть воздуха, протекающего вдоль входной кромки, уходит, огибая ребро, в полость выходной кромки.

Недостатком известной конструкции является также наличие в лопатке заглушки, закрепленной посредством резьбы и припоя, как дополнительной детали.

Наиболее близкой к изобретению является охлаждаемая лопатка газотурбинного двигателя [2] содержащая полое перо, елочный замок, продольное ребро, простирающееся от подошвы замка и заканчивающееся в верхней части пера, не доходящее до торца. Продольное ребро делит полость лопатки на две сообщающиеся полости. Входная рамка пера лопатки снабжена отверстиями перфорации, через которые происходит вытекание охлаждающего воздуха в проточный тракт двигателя. Лопатка имеет также вплавленную при литье в торец пера металлическую жеребейку, расположенную ближе к входной кромке. Жеребейка используется при заливке лопатки для фиксации керамического стержня, формирующего внутреннюю полость в форме.

Недостатком известной лопатки, принятой за прототип, является недостаточное охлаждение входной кромки из-за малой величины перепада давления между охлаждающим воздухом и газом, вследствие чего возможно затекание горячего газа внутрь лопатки. Недостаточный перепад в давлении охлаждающего воздуха над газом обусловлен тем, что часть воздуха, поступающего через каналы в подошве замка в полость входной кромки, отделенную продольным ребром, поступает, огибая ребро, в заднюю полость.

Техническая задача изобретения повышение надежности лопатки за счет выполнения отдельной полости охлаждения передней стенки пера, а также в повышении точности и стабильности изготовления лопатки за счет надежной фиксации частей стержня в форме в целом и между собой.

Сущность технического решения заключается в том, что в охлаждаемой рабочей лопатке турбомашины, содержащей замок, полое перо с входной кромкой, имеющей отверстия перфорации, и, по крайней мере, одно ребро, выполненное от подошвы замка к торцу пера, а также жеребейку, вплавленную в торец, согласно изобретению продольное ребро продлено до торца пера, а жеребейка расположена напротив ребра и перекрывает его по ширине с обеих сторон.

Продление ребра до торца пера, а также расположение жеребейки напротив ребра и перекрытие его по ширине с обеих сторон позволяет выполнить отдельную полость охлаждения передней стенки пера лопатки и надежную фиксацию частей стержня в форме в целом и между собой при изготовлении лопатки, что в целом повышает надежность лопатки.

На фиг. 1 изображен общий вид лопатки со вскрытой стенкой полости входной кромки пера; на фиг. 2 узел 1 на фиг. 1 (ребро и жеребейка в увеличенном виде); на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2 (жеребейка в разрезе).

Рабочая лопатка 1 имеет полое перо 2 с елочным замком 3. От подошвы замка 3 до торца 4 пера 2 простирается продольное ребро 5, отделяющее полость 6 входной кромки 7 от задней полости 8 пера 2. При выполнении продольного ребра 5 до торца пера 2 керамический стержень, формирующий внутреннюю полость лопатки 1, оказывается разрезанным на две несвязанные между собой части. Для фиксации обеих частей стержня при заливке металла между стенкой торца 4 пера 2 лопатки и концом продольного ребра 5 расположена жеребейка 9, выполненная в виде скобки 10 с ножкой 11, закрепленной в стенке торца 4 пера 2, и перекрывающая ребро 5 по ширине 12 с обеих сторон. Такое расположение жеребейки 9 обеспечивает надежную фиксацию частей стержня в форме в целом и между собой. Что гарантирует стабильность и точность получения толщины стенок лопаток, исключает поломку стержней при заливке.

При работе турбины весь охлаждающий воздух, поступивший в полость 6 входной кромки 7, проходит вдоль входной кромки и выходит в газовый тракт через отверстия перфорации 13, что позволяет за счет уменьшения утечек повысить давление охлаждающего воздуха в полости входной кромки и иметь за счет этого больший перепад давления между воздухом и газом, что повышает надежность лопатки.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет повысить надежность лопатки, а также точность и стабильность ее изготовления.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N1401952, кл. F 01 D 5/08, 1986.

2. Авторское свидетельство СССР N1625078, кл. F 01 D 5/08, 1989.

Использование: авиадвигателестроение, в частности газовые турбины авиационных двигателей. Сущность изобретения: охлаждаемая рабочая лопатка турбомашины содержит замок, полое перо с входной кромкой, имеющей отверстия перфорации и, по крайней мере, одно ребро, выполненное от подошвы замка к торцу пера, а также жеребейку, вплавленную в торец. Продольное ребро продлено до торца пера, а жеребейка расположена напротив ребра и перекрывает его по ширине с обеих сторон. 3 ил.

Охлаждаемая рабочая лопатка турбомашины, содержащая замок, полое перо с входной кромкой, имеющей отверстия перфорации, и по крайней мере одно ребро, выполненное от подошвы замка к торцу пера, а также жеребейку, вплавленную в торец, отличающаяся тем, что продольное ребро продлено до торца пера, а жеребейка расположена напротив ребра и перекрывает его по ширине с обеих сторон.