ОХЛАЖДАЕМАЯ ЛОПАТКА ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2002 года по МПК F01D5/18 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может найти применение в конструкции охлаждаемых лопаток.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является лопатка газовой турбины, содержащая полое перо, радиальную разделительную перегородку, формирующую течение воздуха, продольные ребра, установленные на внутренней поверхности входной кромки, полуребра, установленные в передней полости пера на противоположных сторонах лопатки (вогнутой и выпуклой) под острым углом к внутренней поверхности входной кромки и соединенные штырями, поворотное ребро, установленное в верхнем сечении пера и служащее для разворота потока на 180^o и направления его к корневым сечениям, цилиндрические штыри, установленные в задней полости лопаток в шахматном порядке. На выходе имеется щель для выпуска воздуха в проточную часть турбины [1].

Недостатком данной конструкции является недостаточная эффективность охлаждения входной кромки лопатки и неравномерность температурного поля лопатки в задней полости.

Задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения профильной части лопатки и выравнивания температурного поля в задней полости пера.

Эта задача решается тем, что предлагаемая охлаждаемая лопатка газовой турбины содержит полое перо с радиальной разделительной перегородкой, в верхнем сечении которого, между концом радиальной перегородки и торцевой стенкой пера, выполнено поворотное ребро, в передней полости имеются наклонные полуребра, установленные на вогнутой и выпуклых стенках лопатки и соединенные между собой штырями, причем полуребра на выпуклой стенке наклонены под острым углом к входной кромке, а в задней стенке пера установлены цилиндрические штыри, отличающаяся тем, что полуребра на вогнутой стенке наклонены под тупым углом к входной кромке, перо дополнительно содержит в задней полости радиальный выступ, соединенный с вогнутой стенкой штырьками, а на входной кромке поперечные ребра, основание которых расположено в точке пересечения поверхности входной кромки с продольной осью полуребер, расположенных на вогнутой стенке, причем на поворотном ребре имеется отверстие, расположенное напротив конца радиальной перегородки.

На фиг. 1 изображен продольный разрез лопатки; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Охлаждаемая лопатка газовой турбины включает полое перо с входной кромкой 1, выпуклой стенкой 2 и вогнутой стенкой 3 и радиальной перегородкой 4.

Радиальная перегородка 4 формирует в передней полости радиальный канал 5, в котором на выпуклой стенке установлены наклонные полуребра 6, под острым углом α к входной кромке. На поверхности полуребер 6 выполнены штырьки 7, соединяющие поверхность полуребер 6 с вогнутой стенкой 3. На вогнутой стенке 3 установлены полуребра 8 под тупым углом β к входной кромке. Концы полуребер 6 и 8 соединены штырями 9. На входной кромке 1 установлены поперечные ребра 10, основание которых расположено в точке пересечения входной кромки 1 с продольной осью полуребер 8. Между концом радиальной перегородки 4 и торцевой стенкой пера установлено поворотное ребро 11 с отверстием 12, расположенным напротив конца радиальной перегородки 4. В задней полости 13, на выпуклой стенке установлен радиальный выступ 14, соединенный с вогнутой стенкой 3 штырьками 15 и цилиндрические штыри 16. Для выпуска воздуха в проточную часть турбины имеется щель 17.

Лопатка работает следующим образом.

Воздух поступает в радиальный канал 5 и делится на два потока, один движется вдоль входной кромки 1, второй поток проходит через сужения, образованные полуребрами 6 и штырьками 7, поджимается к вогнутой стенке 3 и полуребрами 8 направляется на входную кромку 1. Описанное выше расположение полуребер 8 и поперечных ребер 10 обеспечивает взаимодействие потоков охладителя, интенсифицирующее охлаждение входной кромки. Поворотное ребро 11 поворачивает поток в заднюю полость 13. Радиальный выступ 14 и штырьки 15 формируют коллекторную раздачу воздуха в зону установки цилиндрических штырей. Установка радиального выступа 14 на выпуклой стенке 2 исключает струйный обдув выпуклой стенки и интенсифицирует охлаждение вогнутой стенки 3. Далее воздух проходит через четыре ряда цилиндрических штырей 16 и вытекает в проточную часть турбины.

По полученным экспериментальным данным предложенная конструкция позволяет повысить эффективность охлаждения входной кромки рабочих лопаток на 10% и эффективность охлаждения вогнутой стенки в средней части пера на 15%.

Источники информации
1. С. З. Копелев, М.Н.Галкин, А.А.Харин, И.В.Шевченко. Тепловые и гидравлические характеристики охлаждаемых лопаток газовых турбин. М.: Машиностроение, 1993, стр. 68-69, рис. 2.11.

Охлаждаемая лопатка газовой турбины, относящаяся к области транспортного машиностроения, содержит полое перо с радиальной разделительной перегородкой, в верхнем сечении которого между концом радиальной перегородки и торцевой стенкой пера выполнено поворотное ребро. В передней полости имеются наклонные полуребра, установленные на вогнутой и выпуклой стенках лопатки и соединенные между собой штырями. Полуребра на выпуклой стенке наклонены под острым углом к входной кромке. В задней полости пера установлены цилиндрические штыри. Полуребра на вогнутой стенке наклонены под тупым углом к входной кромке. Перо содержит в задней полости радиальный выступ, соединенный с вогнутой стенкой штырьками, а на входной кромке - поперечные ребра, основание которых расположено в точке пересечения поверхности входной кромки с продольной осью полуребер, расположенных на вогнутой стенке. На поворотном ребре имеется отверстие, расположенное напротив конца радиальной перегородки. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения. 2 ил.

Охлаждаемая лопатка газовой турбины, содержащая полое перо с радиальной разделительной перегородкой, в верхнем сечении которого, между концом радиальной перегородки и торцевой стенкой пера, выполнено поворотное ребро, в передней полости имеются наклонные полуребра, установленные на вогнутой и выпуклой стенках лопатки и соединенные между собой штырями, причем полуребра на выпуклой стенке наклонены под острым углом к входной кромке, а в задней полости пера установлены цилиндрические штыри, отличающаяся тем, что полуребра на вогнутой стенке наклонены под тупым углом к входной кромке, перо дополнительно содержит в задней полости радиальный выступ, соединенный с вогнутой стенкой штырьками, а на входной кромке - поперечные ребра, основание которых расположено в точке пересечения поверхности входной кромки с продольной осью полуребер, расположенных на вогнутой стенке, причем на поворотном ребре имеется отверстие, расположенное напротив конца радиальной перегородки.