ГАЗОТУРБИННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2007 года по МПК F01D11/00 

Изобретение относится к области энергомашиностроения и касается газотурбинного устройства.

Из уровня техники известны многочисленные газотурбинные устройства. Подобные устройства раскрыты в US-A-3807891, US-A-3995971, US-A-4384822, US-A-4512712, US-A-4792277, US-A-4863343, US-A-4869640, US-A-4902198, US-A-4930980, US-A-5158430, US-A-5238364, US-A-5380155, US-A-5429478.

У различных устройств направляющие лопатки непосредственно соединены со смежными теплоаккумулирующими сегментами, что раскрыто, например, на фиг.1 в US-A-4384822, US-A-4863343, US-A-4930980 или на фиг.2 в US-A-5429478.

Проблему представляют собой, в целом, устройства, у которых между направляющими лопатками и смежными теплоаккумулирующими сегментами возникает зазор, который допускает проникновение горячих газов и, тем самым, повреждение участвующих в процессе деталей. Это известно, например, из фиг.1 в US-A-4902198.

Целью изобретения является устранение названных недостатков. В основе изобретения поставлена задача создания газотурбинного устройства, содержащего теплоаккумулирующие сегменты, расположенные напротив рабочих лопаток на опоре по периметру на корпусе газовой турбины, направляющие лопатки, которые рядом с теплоаккумулирующими сегментами расположены по периметру между корпусом газовой турбины и ротором, причем рабочие и направляющие лопатки расположены в канале газовой турбины для горячих газов, с помощью которого была бы возможной улучшенная защита корпуса газовой турбины между направляющей лопаткой и теплоаккумулирующим сегментом от проникающих горячих газов.

Согласно изобретению, задача решается в газотурбинном устройстве, содержащем теплоаккумулирующие сегменты, расположенные напротив рабочих лопаток на опоре по периметру на корпусе газовой турбины, направляющие лопатки, которые рядом с теплоаккумулирующими сегментами расположены по периметру между корпусом газовой турбины и ротором, причем рабочие и направляющие лопатки расположены в канале газовой турбины для горячих газов, отличающемся тем, что между направляющими лопатками и теплоаккумулирующими сегментами расположен, по меньшей мере, один установленный по периметру уплотнительный элемент.

Уплотнительный элемент, который может иметь предпочтительно W-образную форму, расположен в осевом направлении по отношению к ротору газовой турбины между направляющими лопатками и теплоаккумулирующими сегментами, так что он оказывает достаточное пружинящее действие на оба элемента.

Далее уплотнительный элемент предпочтительно может быть отделен в направлении канала для горячих газов защитным экраном. Это обеспечивает улучшенную защиту уплотнительного элемента от тепловых воздействий горячих газов при эксплуатации газовой турбины и, тем самым, более длительный срок его службы. Уменьшенные температурные градиенты в уплотнительном элементе дополнительно предотвращают перекос уплотнения и возможную потерю пружинящего действия. Также благодаря защитному экрану предотвращается загрязнение уплотнительного элемента горячими газами.

Предпочтительно уплотнительный элемент и защитный экран могут быть сегментированы по периметру, что упрощает их монтаж. Они могут состоять, например, из четырех-восьми сегментов.

Для надежной опоры уплотнительный элемент и защитный экран могут находиться в или на уступе теплоаккумулирующего сегмента, причем защитный экран, который может иметь L-образную форму, расположен на уступе лежа.

Уплотнительный элемент и защитный экран могут состоять из сверхсплава на основе никеля или кобальта и могут быть снабжены металлическим покрытием, например MCrAlY.

Изобретение поясняется ниже чертежами, на которых изображено:

фиг.1 - газотурбинное устройство с теплоаккумулирующим сегментом и смежной направляющей лопаткой и уплотнительным элементом между обоими элементами;

фиг.2 - газотурбинное устройство с теплоаккумулирующим сегментом и смежной направляющей лопаткой, уплотнительным элементом между обоими элементами и защитным экраном для уплотнительного элемента;

фиг.3 - вид в соответствии с разрезом III-III на фиг.2.

Изображены только важные для изобретения элементы. Одинаковые элементы обозначены на разных фигурах одинаковыми ссылочными позициями.

На фиг.1 изображен фрагмент газовой турбины. На корпусе (не показан) на опоре 2 расположен теплоаккумулирующий сегмент 3. Как общеизвестно из уровня техники, под теплоаккумулирующим сегментом 3 находятся рабочие лопатки, которые расположены по периметру на роторе (не показан). Рядом с теплоаккумулирующим сегментом 3 находятся направляющие лопатки 1. Обычно направляющие лопатки 1 и теплоаккумулирующие сегменты 3 расположены также по периметру корпуса. Рабочие и направляющие лопатки 1 находятся в канале 5 газовой турбины для горячих газов.

Как видно из фиг.1, согласно изобретению, между направляющими лопатками 1 и теплоаккумулирующими сегментами 3 имеется, по меньшей мере, один уплотнительный элемент 4. Последний расположен также по периметру. Уплотнительный элемент 4 имеет W-образную форму. Для достижения правильного пружинящего действия на направляющую лопатку 1 и теплоаккумулирующий сегмент 3 "W" расположена в осевом направлении по отношению к ротору газовой турбины между направляющими лопатками 1 и теплоаккумулирующими сегментами 3.

Как видно далее из фиг.2, уплотнительный элемент 4 отделен в направлении канала 5 для горячих газов защитным экраном 6. Это обеспечивает улучшенную защиту уплотнительного элемента 4 от тепловых воздействий горячих газов при эксплуатации газовой турбины и тем самым более длительный срок его службы. Уменьшенные температуры или температурные градиенты в уплотнительном элементе 4 дополнительно предотвращают перекос уплотнения и возможную потерю пружинящего действия. Также предотвращается загрязнение уплотнительного элемента 4 горячими газами.

Как видно из обеих фигур 2 и 3, уплотнительный элемент 4 и защитный экран 6 расположены в или на уступе 7, выполненном в теплоаккумулирующем сегменте 3. Это обеспечивает хорошее уплотняющее действие и надежное расположение обоих элементов. Защитный экран 6 имеет L-образную форму и расположен на уступе 7 лежа.

Из фиг.3, показывающей разрез по линии III-III на фиг.2, видно, что как уплотнительный элемент 4, так и защитный экран 6 могут быть сегментированы по периметру, что упрощает их монтаж. В одной предпочтительной форме выполнения уплотнительный элемент 4 и защитный экран 6 могут состоять из четырех-восьми сегментов.

Уплотнительный элемент 4 и защитный экран 6 могут состоять из сверхсплава на основе никеля или кобальта и могут быть снабжены металлическим покрытием, например MCrAlY.

Перечень ссылочных позиций

1 - направляющая лопатка

2 - опора

3 - теплоаккумулирующий сегмент

4 - уплотнительный элемент

5 - канал для горячих газов

6 - защитный экран для уплотнительного элемента 4

7 - уступ

Изобретение предназначено для уплотнения газотурбинных устройств и может быть использовано в энергомашиностроении. Газотурбинное устройство содержит теплоаккумулирующие сегменты, расположенные напротив рабочих лопаток на опоре по периметру на корпусе газовой турбины, причем рабочие лопатки расположены по периметру на роторе газовой турбины, направляющие лопатки, которые рядом с теплоаккумулирующими сегментами расположены по периметру между корпусом газовой турбины и ротором, причем рабочие и направляющие лопатки расположены в канале газовой турбины для горячих газов. Между направляющими лопатками и теплоаккумулирующими сегментами расположен, по меньшей мере, один установленный по периметру уплотнительный элемент, отделенный в направлении канала для горячих газов защитным экраном. Изобретение обеспечивает защиту корпуса турбины от проникающих горячих газов. 8 з.п.ф., 3 ил.

1. Газотурбинное устройство, содержащее

теплоаккумулирующие сегменты (3), расположенные напротив рабочих лопаток на опоре (2) по периметру на корпусе газовой турбины, причем рабочие лопатки расположены по периметру на роторе газовой турбины,

направляющие лопатки (1), которые рядом с теплоаккумулирующими сегментами (3) расположены по периметру между корпусом газовой турбины и ротором,

причем рабочие и направляющие лопатки (1) расположены в канале (5) газовой турбины для горячих газов, отличающееся тем, что между направляющими лопатками (1) и теплоаккумулирующими сегментами (3) расположен, по меньшей мере, один установленный по периметру уплотнительный элемент (4), отделенный в направлении канала (5) для горячих газов защитным экраном (6).