ЛОПАТКА РОТОРА ТУРБИНЫ, РОТОР ТУРБИНЫ И ТУРБИНА Российский патент 2015 года по МПК F01D5/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к лопатке турбины, в частности газовой турбины. Кроме этого, изобретение относится к ротору, а также к турбине, содержащей, по меньшей мере, одну подобную лопатку.

Предшествующий уровень техники

Турбина преобразует энергию расширения текучей среды во вращение ротора, подобная энергия вращения может использоваться для дополнительных целей. Ротор содержит лопатки, радиально соединенные с валом ротора (см., например, US 2915279, МПК F01D 5/08, F01D 5/18, опубл. 01.12.1959). Упомянутое соединение осуществляется при помощи крепежной части лопатки, причем крепежная часть расположена снизу хвостовика бандажной полки лопатки, при этом термин «снизу» используется применительно к радиальному направлению вала. Текучая среда, в частности расширяющийся газ, таким образом, перемещает лопатки, вращая вал. Лопатка содержит аэродинамический профиль, который соединен нижним торцом с верхней плитой бандажной полки, причем верхняя плита расположена сверху хвостовика, а внутренний торец считается относительно радиального направления вала. Кроме этого, для уменьшения протечек текучей среды, лопатка содержит у внешнего торца аэродинамического профиля бандаж. Упомянутый бандаж может дополнительно содержать гребешок, причем для сокращения протечек гребешок сопрягается с противостоящей ответной частью турбины.

Лопатка, в частности аэродинамический профиль, создает резонансные частоты, которые накладываются при определенных частотах вращения соответствующего ротора, приводя к нежелательным и разрушающим вибрациям, в частности, если лопатка содержит бандаж, расположенный с внешней стороны аэродинамического профиля.

Краткое изложение сущности изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованный или, по меньшей мере, альтернативный вариант осуществления лопатки упомянутого типа, которая, в частности, отличается усовершенствованным уплотнением.

Согласно изобретению решение данной проблемы описано в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления лопатки по изобретению можно найти в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретение основано на общей идее использования передней по ходу стенки и/или задней по ходу стенки бандажной полки лопатки, по меньшей мере, с одним углублением, расположенным и, в частности, аксиально проходящим через, по меньшей мере, одну из упомянутых стенок, при этом упомянутые стенки проходят радиально от верхней плиты бандажной полки, причем внутренний торец аэродинамического профиля лопатки опирается на верхнюю плиту, в направлении крепежной части бандажной полки, расположенной снизу хвостовика бандажной полки, тем самым, по меньшей мере, частично закрывая или проходя вдоль передней по ходу части хвостовика или задней по ходу части хвостовика и выступая в направлении вдоль окружности, в сторону от хвостовика. Осевое прохождение через стенки, таким образом, не обязательно означает, что углубление должно проходить вдоль оси на значительное расстояние. Это лишь означает, что углубление проходит от стороны стенки, аксиально противоположной хвостовику, до стороны стенки, аксиально обращенной в сторону хвостовика. Кроме этого, углубление может пересекать стенку частично или полностью. Помимо этого, у углубления имеется открытая сторона, обращенная в том же направлении, что и направление выступа в соответствующей стенке, в которой находится углубление. Кроме этого, у лопатки имеется бандаж, расположенный у внешнего торца аэродинамического профиля, причем бандаж обычно предназначен для сокращения утечек текучей среды из турбины, в которой установлен ротор с упомянутой подвижной лопаткой. Ротор дополнительно содержит вращающийся вал, определяющий осевое направление вдоль вала, а также радиальное направление и направление вдоль окружности. Используемые здесь направления и положения, таким образом, относятся к упомянутым направлениям. Термин «снизу» и «сверху», например, используется применительно к радиальному направлению. Таким образом, расположение крепежной части снизу хвостовика означает, что крепежная часть в радиальном направлении находится ближе к валу, чем к хвостовику, а верх плиты бандажной полки расположен дальше от вала после установки лопатки на упомянутом валу. Аналогичным образом, внутренний торец аэродинамического профиля расположен ближе к валу, чем внешний торец. Термины «по ходу сзади» и «по ходу спереди» используются применительно к направлению потока текучей среды турбины, причем направление потока, в целом, проходит параллельно осевому направлению вала. Таким образом, сторона, обращенная в сторону потока, является стороной, расположенной по ходу спереди, а противоположная сторона является соответственно стороной расположенной по ходу сзади. То же самое относится и к стенке, расположенной по ходу спереди, и к стенке, расположенной по ходу сзади. Хвостовик бандажной полки дополнительно содержит переднюю сторону и заднюю сторону в направлении вдоль окружности. Стенка, расположенная по ходу сзади, таким образом, проходит в сторону от передней стороны и/или задней стороны хвостовика. То есть стенка, расположенная по ходу сзади, может проходить вдоль передней стороны и стороны, расположенной по ходу сзади, хвостовика, или стенка, расположенная по ходу сзади, может проходить вдоль передней стороны и задней стороны вала со стороны, расположенной по ходу сзади. Задняя по ходу сторона, таким образом, может иметь разные или одинаковые размеры вдоль передней стороны и задней стороны, т.е. хотя стенка, расположенная по ходу сзади, проходит, например, вдоль всей передней стороны вала в задней по ходу части, она может проходить лишь вдоль части задней стороны хвостовика в задней по ходу части. Аналогично стенке, расположенной по ходу сзади, стенка, расположенная по ходу спереди, проходит от передней стороны и/или задней стороны хвостовика, но расположена с передней по ходу части хвостовика.

Как отмечалось выше, лопатка, в частности аэродинамический профиль, создает резонансные частоты, которые накладываются при определенных частотах вращения соответствующего ротора, вызывая нежелательные и разрушающие вибрации. Изобретение, таким образом, учитывает известный факт, что использование лопатки, по меньшей мере, с одним углублением подобного типа позволяет избежать появления нежелательных резонансных частот и за счет этого предотвратить или, по меньшей мере, уменьшить эффект резонанса или вибрации, что улучшает механические характеристики лопатки и, в частности, продлевает срок ее службы.

Согласно общей идее изобретения, по предпочтительному варианту осуществления стенка, расположенная по ходу сзади, содержит углубление. Углубление, таким образом, проходит через стенку, расположенную по ходу сзади, и предпочтительно расположено с передней стороны хвостовика. Оно также может быть расположено на задней стороне хвостовика, причем отверстие в углублении проходит, соответственно, в сторону от передней стороны или задней стороны хвостовика, соответственно, в том же направлении, что и стенка, расположенная по ходу сзади.

По дополнительному варианту осуществления стенка, расположенная по ходу спереди, содержит углубление. Аналогично углублению в стенке, расположенной по ходу сзади, данное углубление находится с передней стороны хвостовика, а его отверстие, соответственно, проходит в сторону от передней стенки. Между тем, оно также может проходить и с задней стороны хвостовика, причем в последнем случае отверстие проходит в сторону от задней стороны.

По другому варианту осуществления лопатка содержит несколько углублений. Подобные углубления, таким образом, могут находиться в стенке, расположенной по ходу спереди и/или в стенке, расположенной по ходу сзади. Кроме этого, они могут находиться на передней стороне и/или задней стороне хвостовика с соответствующим образом проходящими отверстиями. Отдельные углубления также могут иметь разные размеры и формы или одинаковые размеры и формы. Углубления также могут иметь одинаковую форму и/или одинаковый размер.

Как отмечалось выше, углубление может иметь произвольный размер и форму, причем размер и форма углубления, в частности, ограничена размером и формой соответствующей стенки, расположенной по ходу сзади, а также стенки, расположенной по ходу спереди, соответственно. Стенка, расположенная по ходу спереди, и стенка, расположенная по ходу сзади, также могут иметь произвольный размер и форму, что представляет широкие возможности по выбору углублений при конструировании лопатки. Стенка, расположенная по ходу сзади, и стенка, расположенная по ходу спереди, таким образом, в целом, имеют различные размеры и форму. Между тем, по предпочтительному варианту осуществления углубление имеет цилиндрическую форму, что, в частности, упрощает конструкцию и/или сборку.

По предпочтительному варианту осуществления передняя сторона хвостовика имеет изогнутую форму. Таким образом, передняя сторона, в частности, имеет вогнутую форму. То есть, в частности, при установке лопатки на роторе передняя сторона имеет вогнутую форму при виде с задней стороны смежной в направлении вдоль окружности лопатки. Кроме этого, или как вариант, задняя сторона хвостовика имеет криволинейную форму. То есть, в частности, задняя сторона имеет выпуклую форму. В случае если передняя сторона хвостовика является вогнутой, а задняя сторона хвостовика является выпуклой, они могут образовывать круг с диаметром С, соприкасающийся с передней стороной и задней стороной хвостовика. Упомянутый круг, таким образом, в направлении вдоль окружности предпочтительно лежит в одной плоскости и расположен перпендикулярно радиальному направлению.

Подразумевается, что размеры углублений играют важную роль для получения требуемых свойств лопатки, в частности, по ограничению эффекта резонанса. Таким образом, ширину В углубления можно определить как размер в радиальном направлении у внешнего торца углубления, причем внешний торец углубления, в направлении вдоль окружности, наиболее удален от хвостовика. Кроме этого, длина А углубления определяется как осевое расстояние, т.е. расстояние в осевом направлении. Для углубления, отклоняющегося, по существу, от аксиального направления, соответствующая длина A может быть задана. Длина А углубления, таким образом, и, в частности, зависит от формы и размера стенки, расположенной по ходу сзади, а также от стенки, расположенной по ходу спереди, или от соответствующего участка стенки в случае, если размер и/или форма стенки меняется. Аналогичным образом, глубина D углубления определяется как его размер в направлении вдоль окружности.

По дополнительному варианту осуществления глубина D углубления уменьшается или увеличивается в осевом направлении. То есть глубина D меняется, в частности, линейно, в осевом направлении. Глубина D, таким образом, увеличивается от стороны, расположенной по ходу спереди, углубления в направлении стороны углубления, расположенной по ходу сзади, или наоборот. Это позволяет получать минимальную глубину и максимальную глубину углубления и разницу Е глубин как разницу между ними.

По одному из предпочтительных вариантов осуществления, по меньшей мере, одно из углублений соответствует всем или, по меньшей мере, одному из следующих коэффициентов:

длина A углубления составляет от 0 до (1.5×C),

ширина B углубления составляет от 0 до (0.7×C),

разница E глубин составляет от 0 до (0.45×C).

Подобные коэффициенты, таким образом, усиливают свойства по гашению резонанса, в зависимости от размеров хвостовика, в частности, определяемого диаметром C круга между передней стенкой и задней стенкой хвостовика. Помимо этого, они отражают зависимость размеров углубления от аэродинамического профиля, причем аэродинамический профиль предпочтительно имеет радиальную длину от 100 мм до 772 мм. То есть радиальное расстояние между внутренним торцом аэродинамического профиля и его внешним торцом предпочтительно составляет от 100 до 772 мм. Диапазон радиальной длины аэродинамического профиля, между тем, не является обязательным для достижения требуемых параметров, обеспечиваемых углублением.

По другому варианту осуществления бандажная полка содержит, по меньшей мере, одну канавку, предпочтительно, внутри стенки, расположенной по ходу сзади, и/или стенки, расположенной по ходу спереди, в частности, выполненную с возможностью установки в ней, по меньшей мере, одной уплотнительной плиты, причем уплотнительная плита, в частности, обеспечивает уплотнение между лопаткой и смежной направляющей лопаткой и/или смежной лопаткой ротора. В отличие от углублений, упомянутая канавка предпочтительно проходит в направлении вдоль окружности через всю стенку, расположенную по ходу сзади, или стенку, расположенную по ходу спереди. Канавка, таким образом, предпочтительно расположена над углублением, в той же самой стенке. То есть, например, если стенка, расположенная по ходу спереди, содержит канавку или углубление, углубление находится ближе к крепежной части, чем канавка. То же самое касается нескольких канавок и/или углублений, причем углубления предпочтительно расположены снизу канавки/канавок в радиальном направлении.

По одному из предпочтительных вариантов осуществления углубление выполнено на передней стороне стенки, расположенной по ходу сзади, т.е. открытая сторона углубления обращена в том же самом направлении, что и передняя сторона хвостовика. Кроме этого, канавка, в радиальном направлении, расположена над углублением. Упомянутое углубление предпочтительно имеет разницу Е глубин из-за увеличивающейся глубины от торца углубления, расположенного по ходу сзади, к торцу, расположенному по ходу спереди. Углубление, кроме этого, находится в области стенки, расположенной по ходу сзади, примыкающей к крепежной части бандажной полки, причем углубление предпочтительно заходит в крепежную часть.

По другому предпочтительному варианту осуществления лопатка содержит бандаж, расположенный у внешнего торца аэродинамического профиля. Бандаж может быть любой формы. Предпочтительно бандаж проходит по всей осевой длине аэродинамического профиля. То есть при виде сверху, в осевом направлении бандаж, по существу, перекрывает весь аэродинамический профиль. Упомянутый бандаж, в частности, используется для уменьшения протечек рабочего газа из соответствующей турбины за счет сопряжения с ответной частью турбины. Помимо этого, бандаж предпочтительно имеет радиус центра тяжести или радиус центра вращения от 300 мм до 1594 мм. Подобный размер бандажа, в частности, способствует тому, что углубление/углубления соответствуют указанным выше коэффициентам.

По одному из предпочтительных вариантов осуществления для лучшего уплотнения и предотвращения утечек бандаж содержит, по меньшей мере, один гребешок, причем гребешок предпочтительно проходит в направлении вдоль окружности и выступает в радиальном направлении. То есть упомянутый гребешок выступает в сторону от аэродинамического профиля и проходит в радиальном направлении. В случае использования нескольких гребешков, подобные гребешки предпочтительно разнесены друг от друга в осевом направлении.

У бандажа может быть любое количество гребешков. По меньшей мере, у бандажа имеется один гребешок. По особо предпочтительному варианту осуществления у бандажа имеется два гребешка, оба выступают в радиальном направлении, в сторону от аэродинамического профиля. Кроме этого, упомянутые гребешки проходят в направлении вдоль окружности параллельно. Кроме этого, они разделены в осевом направлении, причем один гребешок расположен у переднего по ходу края бандажа, тогда как другой расположен у заднего по ходу края бандажа.

По дополнительному варианту осуществления крепежная часть лопатки имеет елочный профиль, что упрощает установку лопатки в роторе. Разумеется, крепежная часть лопатки может иметь любую форму.

По одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, ротор, в частности ротор турбины, содержит, по меньшей мере, одну лопатку по изобретению. Упомянутый ротор, в частности, отличается улучшенными механическими характеристиками, в частности уменьшенной чувствительностью к эффекту резонанса. Ротор, таким образом, в частности, выполнен с возможностью вращения со скоростью от 0 оборотов в минуту (об/мин) до 3780 об/мин, что способствует лучшему подавлению упомянутых эффектов резонанса. Между тем, ограничения подобных предпочтительных характеристик ротора не требуется.

По другому предпочтительному варианту осуществления изобретения, турбина, в частности газовая турбина, соответственно содержит ротор по изобретению и/или лопатку по изобретению.

Подразумевается, что вышеупомянутые признаки, а также упоминаемые далее признаки применимы не только в соответствующей комбинации, но также и в других комбинациях, равно как и по отдельности, не выходя за объем изобретения.

Описанные выше, а также другие цели, признаки и преимущества изобретения станут более понятны из следующего более подробного описания его отдельных предпочтительных вариантов осуществления совместно с прилагаемыми чертежами.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет рассмотрено на примере одного из вариантов. его осуществления, схематично изображенному на чертежах, а также будет рассмотрено далее более подробно со ссылкой на чертежи.

На чертежах схематически показано:

на фиг.1 - вид в перспективе лопатки;

на фиг.2 - вид спереди лопатки и

на фиг.3 - вид в поперечном сечении лопатки.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Лопатка 1 по фиг.1 содержит аэродинамический профиль 2 и бандажную полку 3 у внутреннего торца аэродинамического профиля 2, а также бандаж 4 у внешнего торца аэродинамического профиля 2. Термины «внутренний» и «внешний» используются применительно к радиальному направлению, обозначенному стрелкой 5, от вала турбины, в которой установлена лопатка 1. Вал также определяет осевое направление, показанное стрелкой 6, и направление вдоль окружности, обозначенное стрелкой 7. Помимо этого, рабочая текучая среда, проходящая через турбину, определяет направление потока, обозначенное стрелкой 8. Внутренний торец аэродинамического профиля 2, таким образом, находится ближе к валу, чем внешний торец аэродинамического профиля 2. Бандаж 4 содержит, по меньшей мере, один гребешок 9. Если используется несколько гребешков 9 (по предпочтительному варианту осуществления, показанному на фиг.1, используется два гребешка 9), то каждый гребешок 9 имеет одинаковую форму и размер, проходит параллельно в направлении вдоль окружности, обозначенном стрелкой 7, и разделен в осевом направлении, обозначенном стрелкой 6. Один из гребешков 9, таким образом, полностью закрывает передний по ходу край 10 бандажа 4, тогда как другой гребешок 9 полностью закрывает задний по ходу край 11 бандажа 4, причем термины «передний по ходу» и «задний по ходу» используются относительно направления потока рабочего газа, обозначенного стрелкой 8.

Как показано на фиг.1 и фиг.2, аэродинамический профиль 2 опирается на верхнюю плиту 12 бандажной полки 3. Хвостовик 13 бандажной полки 3 расположен снизу верхней плиты 12, проходящей в радиальном направлении, а крепежная часть, имеющая по настоящему варианту осуществления елочный профиль, расположена рядом и снизу хвостовика 13. У хвостовика 13 имеется передняя сторона 15 и задняя сторона 16, причем «передняя» и «задняя» используются относительно направления вдоль окружности, обозначенного стрелкой 7. Кроме этого, у хвостовика 13 имеется сторона 17, расположенная по ходу спереди, и сторона 18, расположенная по ходу сзади, и та и другая указаны относительно направления потока рабочей текучей среды, соответственно обозначенного стрелкой 8. Стенка 19, расположенная по ходу спереди, проходит радиально от верхней плиты 12 в направлении крепежной части 14 вдоль стороны 17 бандажной полки, расположенной по ходу спереди. Стенка 19, расположенная по ходу спереди, выступает, таким образом, за переднюю сторону 15 и заднюю сторону 16 хвостовика 13 в направлении вдоль окружности, обозначенном стрелкой 7. То есть стенка 19, расположенная по ходу спереди, выступает в направлении от передней стороны 15 вдоль передней стороны 15 и в направлении от задней стороны 16 вдоль задней стороны 16. Кроме этого, стенка 19, расположенная по ходу спереди, частично закрывает как переднюю сторону 15, так и заднюю сторону 16 хвостовика 13 со стороны 17, расположенной по ходу спереди, хвостовика. Стенка 20, расположенная по ходу сзади, проходит радиально от верхней плиты 12 в направлении крепежной части 14 как вдоль передней стороны 15, так и вдоль задней стороны 16 бандажа и полностью закрывает сторону 18 бандажа, расположенную по ходу сзади. Таким образом, стенка 20, расположенная по ходу сзади, в радиальном направлении проходит дальше, чем стенка 19, расположенная по ходу спереди. Стенка 19, расположенная по ходу спереди, и стенка 20, расположенная по ходу сзади, каждая, содержат изогнутый переход с верхней плитой 12. Кроме этого, верхняя плита 12, стенка 19, расположенная по ходу спереди, и стенка 20, расположенная по ходу сзади, каждая, содержат изогнутый переход с передней стороной 15 и задней стороной 16 хвостовика 13.

Углубление 21 проходит через стенку 20, расположенную по ходу сзади, в осевом направлении, обозначенном стрелкой 6, с передней стороны 15 бандажной полки 3. Открытая сторона 22 углубления 21 расположена в направлении вдоль окружности, а следовательно, в том же самом направлении, что и передняя сторона 15 хвостовика 13. Нижняя сторона углубления 21, т.е. сторона, находящаяся ближе к крепежной части 14, таким образом, находится у самого нижнего торца стенки 20, расположенной по ходу сзади. Таким образом, углубление 21 расположено рядом с крепежной частью 14. Верхняя сторона углубления 21 проходит параллельно нижней стороне стенки 19, расположенной по ходу спереди. То есть верхняя сторона углубления 21 и нижняя сторона стенки 19, расположенной по ходу спереди, лежат в одной плоскости, причем плоскость, в частности, проходит параллельно осевому направлению. Канавка 23, проходящая в направлении вдоль окружности вдоль всей стенки 20, расположенной по ходу сзади, находится чуть выше верхнего торца углубления 21. Другая аналогичная канавка 23 находится на противоположной стороне хвостовика 13, т.е. последняя канавка 23 проходит через стенку 19, расположенную по ходу спереди, и находится чуть выше нижнего торца стенки 19, расположенной по ходу спереди. Другая аналогичная канавка 23 расположена над последней канавкой 23. Все канавки 23, таким образом, расположены параллельно, причем две канавки 23 находятся в стенке 19, расположенной по ходу спереди, а одна канавка 23 находится в стенке 20, расположенной по ходу сзади. Внутри верхней плиты 12 находится паз 24, причем упомянутый паз 24 проходит вдоль передней стороны верхней плиты 12 в осевом направлении. Внутри паза установлена уплотнительная плита 25, выступающая в сторону от передней стороны. Помимо этого, углубление 21 по форме и по размеру больше канавок 23 и паза 24.

На всех фигурах принимающая часть 26 лопатки 1 находится в переходной области между хвостовиком 13 и крепежной частью 14, на передней стороне 15 хвостовика 13. Упомянутая принимающая часть 26, таким образом, расположена аксиально в центре выступа 27 хвостовика 13.

Углубление 21, показанное на фиг.2, имеет следующие размеры. Длина A углубления 21 определяется как разница в осевом направлении между внутренним торцом и внешним торцом углубления 21. Внутренний торец, таким образом, обращен по ходу вперед, тогда как внешний торец обращен по ходу назад. Кроме этого, ширина углубления 21 дополнительно определяется как радиальное расстояние углубления 21 и, таким образом, как расстояние вдоль стрелки 5. Глубина D углубления 21, кроме этого, определяется размером углубления 21 в направлении вдоль окружности.

На фиг.3 лопатка 1 показана в поперечном сечении в плоскости 28, в направлении стрелки F по фиг.2. В подобном поперечном сечении видно, что задняя сторона 16 хвостовика 13 содержит выступ 29, расположенный с противоположной стороны от принимающей части 26. Принимающая часть 26 и выступ 29, таким образом, в частности, предназначены для соединения в направлении вдоль окружности смежных лопаток 1 ротора турбины. Кроме этого, также видно, что и передняя сторона 15, и задняя сторона 16 имеют изогнутую форму. Между тем, передняя сторона 15 имеет вогнутую форму, а задняя сторона 16 имеет выпуклую форму. Передняя сторона 15, таким образом, имеет ровную изогнутость, тогда как задняя сторона 16 имеет увеличивающуюся степень изогнутости в области пересечения с углублением 21. Круг 30, соприкасающийся с изогнутой передней стенкой 15 и задней стенкой 16, таким образом, имеет диаметр С. На фиг.3 также видно, что глубина D углубления 21 линейно увеличивается от внешнего торца углубления 21 к внутреннему торцу углубления. То есть глубина увеличивается от стороны углубления 21, противоположной хвостовику 13 в направлении стороны углубления 21, обращенной в сторону хвостовика 13. Это создает разницу между максимальной глубиной Dmax и минимальной глубиной Dmin, обозначенной разницей E глубин.

Перечень ссылочных позиций

1 Лопатка 2 Аэродинамический профиль 3 Бандажная полка 4 Бандаж 5 Стрелка, обозначающая радиальное направление 6 Стрелка, обозначающая осевое направление 7 Стрелка, обозначающая направление вдоль окружности 8 Стрелка, обозначающая направление потока 9 Гребешок 10 Край, расположенный по ходу спереди 11 Край, расположенный по ходу сзади 12 Верхняя плита 13 Хвостовик 14 Крепежная часть 15 Передняя сторона 16 Задняя сторона 17 Сторона, расположенная по ходу спереди 18 Сторона, расположенная по ходу сзади 19 Стенка, расположенная по ходу спереди 20 Стенка, расположенная по ходу сзади 21 Углубление 22 Открытая сторона углубления 23 Канавка 24 Паз 25 Уплотнительная плита 26 Принимающая часть 27 Выступ 28 Плоскость 29 Выступ 30 Круг A Длина углубления B Ширина углубления C Диаметр круга D Глубина углубления Dmax Максимальная глубина D Dmin Минимальная глубина D E Разница глубин углубления F Стрелка, обозначающая направление на виде

Лопатка ротора газовой турбины содержит аэродинамический профиль, бандаж у его внешнего торца и бандажную полку у внутреннего. Бандажная полка содержит верхнюю плиту, расположенную смежно с аэродинамическим профилем, хвостовик, расположенный снизу от верхней плиты, и крепежную часть, расположенную снизу хвостовика. Лопатка также включает стенки, расположенные по ходу спереди и сзади хвостовика. В районе хвостовика выполнено углубление, проходящее через стенку, расположенную по ходу спереди или сзади. У углубления имеется открытая сторона, обращенная в том же направлении, что и передняя сторона хвостовика. Передняя сторона хвостовика имеет вогнутую форму, а задняя - выпуклую. Углубление в радиальном направлении, у соответствующего внешнего торца, имеет в осевом направлении длину, определяемую толщиной соответствующей части стенки. Глубина углубления в направлении вдоль окружности увеличивается или уменьшается в осевом направлении, а разница глубин определяется как разница между максимальной и минимальной глубиной. Длина углубления меньше чем 1.5 диаметра круга, касающегося вогнутой и выпуклой сторон хвостовика, ширина углубления меньше чем 0.7 диаметра указанного круга, а разница глубин меньше чем 0.45 диаметра указанного круга. Другие изобретения группы относится к ротору турбины, содержащему указанные лопатки, а также к турбине, содержащей указанные выше лопатки и/или ротор. Группа изобретений позволяет повысить срок службы лопатки турбины за счет снижения вибрации ротора. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Лопатка (1) ротора турбины газовой турбины, содержащая аэродинамический профиль (2), бандаж (4) у внешнего торца аэродинамического профиля (2) и бандажную полку (3) у внутреннего торца аэродинамического профиля (2), характеризующаяся тем, что
бандажная полка (3) содержит верхнюю плиту (12), расположенную смежно с аэродинамическим профилем (2), хвостовик (13), расположенный снизу верхней плиты (12) и проходящий в радиальном направлении, крепежную часть (14), расположенную снизу хвостовика (13), проходящую в радиальном направлении, при этом хвостовик (13) имеет переднюю сторону (15) и заднюю сторону (16) и содержит в осевом направлении сторону (17), расположенную по ходу спереди, и сторону (18), расположенную по ходу сзади, при этом стенка (19), расположенная по ходу спереди, выступающая в направлении вдоль окружности в сторону от хвостовика (13), проходит от верхней плиты (12) в сторону крепежной части (14) и, по меньшей мере, частично закрывает переднюю сторону (15) и заднюю сторону (16) с расположенной по ходу спереди стороны (17) хвостовика (13), стенка (20), расположенная по ходу сзади, выступающая в направлении вдоль окружности в сторону от хвостовика (13), проходит от верхней плиты (12) в сторону крепежной части (14) и, по меньшей мере, частично закрывает переднюю сторону (15) и заднюю сторону (16) с расположенной по ходу сзади стороны (18) хвостовика (13), а в районе хвостовика (13) выполнено, по меньшей мере, одно углубление (21), проходящее аксиально через стенку (19), расположенную по ходу спереди, или, по меньшей мере, частично через стенку (20), расположенную по ходу сзади, у углубления (21) имеется открытая сторона (22), обращенная в том же направлении, что и передняя сторона (15) хвостовика (13), при этом
передняя сторона (15) хвостовика (13) имеет вогнутую форму, а задняя сторона (16) хвостовика (13) имеет выпуклую форму, причем круг (30), касающийся вогнутой передней стороны (15) и выпуклой задней стороны (16), имеет диаметр С, и
по меньшей мере, одно углубление (21) в радиальном направлении, у соответствующего внешнего торца, имеет ширину В, а в осевом направлении - длину А, причем длина А определяется толщиной соответствующей части стенки, и
глубина D углубления (21) в направлении вдоль окружности увеличивается или уменьшается в осевом направлении, а разница Ε глубин определяется как разница между максимальной глубиной Dmax и минимальной глубиной Dmin, причем
длина А углубления (21) находится в диапазоне 0<А<(1.5×С), и/или ширина В углубления (21) находится в диапазоне 0<В<(0.7×С), и/или разница Ε глубин находится в диапазоне 0<Ε<(0.45×С).

2. Лопатка по п. 1, характеризующаяся тем, что стенка (20), расположенная по ходу сзади, и/или стенка (19), расположенная по ходу спереди, бандажной полки (3) содержит, по меньшей мере, одну канавку (23), выполненную с возможностью установки в ней, по меньшей мере, одной уплотнительной плиты (25).

3. Лопатка по п. 2, характеризующаяся тем, что, по меньшей мере, одно углубление (21) в радиальном направлении расположено снизу канавки/канавок (23).

4. Лопатка по п. 3, характеризующаяся тем, что стенка (20), расположенная по ходу сзади, содержит одно углубление (21), которое расположено снизу канавки/канавок (23) в стенке (20), расположенной по ходу сзади.

5. Лопатка по п. 1, характеризующаяся тем, что бандаж (4) проходит, по существу, по всей осевой длине аэродинамического профиля (2).

6. Лопатка по п. 1, характеризующаяся тем, что бандаж (4) содержит, по меньшей мере, один гребешок (9), проходящий в направлении вдоль окружности и выступающий в радиальном направлении.

7. Лопатка по п. 6, характеризующаяся тем, что бандаж (4) содержит, по меньшей мере, два гребешка (9), разнесенных между собой в осевом направлении.

8. Лопатка по п. 1, характеризующаяся тем, что длина аэродинамического профиля (2) находится в диапазоне от 100 мм до 772 мм, а радиус центра вращения бандажа (4) составляет от 300 мм до 1594 мм.

9. Лопатка по п. 1, характеризующаяся тем, что крепежная часть (14) бандажной полки имеет елочный профиль.

10. Ротор турбины, содержащий, по меньшей мере, одну лопатку (1) по любому из пп. 1-9 и вращающийся со скоростью v в диапазоне 0<v≤3780 об/мин.

11. Турбина, содержащая, по меньшей мере, одну лопатку (1) по любому из пп. 1-9 и/или ротор по п. 10.