ОПОРА ТУРБИНЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК F01D25/16 F01D25/12 

Изобретение относится к опорам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.

Известна опора турбины низкого давления газотурбинного двигателя, включающая в себя радиальные стойки опоры (патент RU 2198311, МПК F02C 7/052, опубл. 10.02.2003).

Недостатком такой конструкции является повышенная температура радиальных стоек, что снижает надежность опоры турбины низкого давления.

Наиболее близкой по конструкции к заявляемой и принятой за прототип является опора турбины низкого давления, радиальные стойки которой расположены в обтекателях, размещенных в газовом тракте турбины низкого давления (патент RU 2305786, МПК F02C 7/12, опубл. 10.09.2007).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкая надежность опоры и пониженная экономичность турбины низкого давления вследствие неэффективного охлаждения силовых радиальных стоек опоры.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эффективности охлаждения силовых стоек при минимальном расходе охлаждающего воздуха на охлаждение силовых стоек опоры турбины низкого давления.

Технический результат достигается тем, что в опоре турбины низкого давления с радиальными силовыми стойками, размещенными в обтекателях, установленных в газовом тракте турбины, согласно изобретению, обтекатели силовых стоек опоры выполнены с передней, средней и задней полостями и с симметричным наружным профилем, с углом Y наклона оси симметрии наружного профиля обтекателя относительно радиальной плоскости равным 10…50 градусов, при этом силовые стойки установлены в средней полости обтекателя, а средняя полость каждого обтекателя выполнена с возможностью прохода охлаждающего воздуха для охлаждения силовых стоек, установленных в указанной полости, причем силовые стойки выполнены с цилиндрической внутренней поверхностью, образующей внутреннюю полость и с цилиндрическими и плоскими поверхностями наружной поверхности, с образованием щелевых воздушных полостей между внешними плоскими боковыми поверхностями силовой стойки и внутренними плоскими боковыми поверхностями стенок средней воздушной полости обтекателя.

В предлагаемом изобретении, в отличии от прототипа, выполнение обтекателей силовых стоек опоры с передней, средней и задней полостями, с размещением силовых стоек в средней воздушной полости, позволяет минимизировать подвод тепла в силовые стойки с передней и задней по потоку газа сторон, так как передняя и задняя полости являются изолирующими от теплового потока, что повышает эффективность охлаждения силовых стоек.

Выполнение обтекателей силовых стоек с симметричным наружным профилем по наружной поверхности, с углом Y наклона оси симметрии наружного профиля относительно радиальной плоскости равным 10…50 градусов позволяет улучшить работу турбины низкого давления за счет допущения остаточной закрутки на выходе из турбины низкого давления.

При Y<10 градусов снижается коэффициент полезного действия турбины низкого давления; при Y>50 градусов увеличиваются гидравлические потери в канале между обтекателями стоек.

Выполнение средней полости каждого обтекателя с возможностью прохода охлаждающего воздуха для охлаждения силовых стоек, установленных в указанной полости, позволяет повысить эффективность охлаждения силовых стоек при минимальном расходе охлаждающего воздуха.

Выполнение силовых стоек с цилиндрической внутренней поверхностью, образующей внутреннюю полость и с цилиндрическими и плоскими поверхностями наружной поверхности, с образованием щелевых воздушных полостей между внешними плоскими боковыми поверхностями силовой стойки и внутренними плоскими боковыми поверхностями стенок средней воздушной полости обтекателя позволяет максимально увеличить площадь поперечного сечения внутренней полости стойки для прохода охлаждающего воздуха и обеспечить интенсивное охлаждение силовых стоек при минимальном загромождении газового канала между турбинами.

На фиг. 1 - представлен продольный разрез опоры турбины низкого давления;

На фиг. 2 - представлен элемент I;

На фиг. 3 - представлено сечение А-А.

Опора турбины низкого давления 1 включает в себя силовые стойки 2, с газовым трактом 3 проточной части 4 на выходе из турбины низкого давления 5 с помощью обтекателей силовых стоек 6. Силовые стойки 2 соединяют между собой наружный корпус 7 турбины низкого давления 5 с внутренним корпусом опоры 8, в котором расположен роликоподшипник 9. Обтекатели силовых стоек 6 выполнены с передней 10, средней 11 и задней 12 полостями, разделенными между собой перегородками 13 и 14, и с симметричным наружным профилем 15, с углом Y наклона оси симметрии 17 наружного профиля 15 обтекателя 6 относительно радиальной плоскости 18, равным 10…50 градусов.

Силовые стойки 2 установлены в средней полости 11 обтекателя 6, а средняя полость 11 каждого обтекателя 6 выполнена с возможностью прохода охлаждающего воздуха для охлаждения силовых стоек 2, установленных в указанной полости, причем силовые стойки 2 выполнены с цилиндрической внутренней поверхностью 19, образующей внутреннюю полость 20 и с цилиндрическими 21, 22 и плоскими 23, 24 поверхностями наружной поверхности 16, с образованием щелевых воздушных полостей 25, 26 между внешними плоскими боковыми поверхностями 23,24 силовой стойки 2 и внутренними плоскими боковыми поверхностями 27, 28 стенок средней воздушной полости 11 обтекателя 6.

Работает данное устройство следующим образом. При работе опоры турбины низкого давления 1 расход охлаждающего воздуха 32 из внутренней полости 31 в среднюю полость 11 на охлаждение силовых стоек 2 минимален и силовые стойки 2 опоры 1 имеют пониженные температуры благодаря повышенным скоростям охлаждающего воздуха 32 в щелевых воздушных полостях 25, 26 и минимальной наружной поверхности силовой стойки 2, защищенной от контакта с газовым потоком 3 обтекателем 6 с передней 10, средней 11 и с задней 12 полостями.

Таким образом, выполнение предлагаемого изобретения с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, позволяет эффективно охлаждать силовые стойки при минимальном расходе охлаждающего воздуха на охлаждение стоек опоры турбины низкого давления.

Изобретение относится к опорам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Опора турбины низкого давления выполнена с радиальными силовыми стойками, размещенными в обтекателях, установленных в газовом тракте турбины. Обтекатели силовых стоек опоры выполнены с передней, средней и задней полостями и с симметричным наружным профилем, с углом наклона оси симметрии наружного профиля обтекателя относительно радиальной плоскости, равным 10…50 градусов. Силовые стойки установлены в средней полости обтекателя, причем средняя полость каждого обтекателя выполнена с возможностью прохода охлаждающего воздуха для охлаждения силовых стоек, установленных в указанной полости. Силовые стойки выполнены с цилиндрической внутренней поверхностью, образующей внутреннюю полость, и с цилиндрическими и плоскими поверхностями наружной поверхности, с образованием щелевых воздушных полостей между внешними плоскими боковыми поверхностями силовой стойки и внутренними плоскими боковыми поверхностями стенок средней воздушной полости обтекателя. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения силовых стоек при минимальном расходе охлаждающего воздуха на охлаждение стоек опоры турбины низкого давления. 3 ил.

Опора турбины низкого давления с радиальными силовыми стойками, размещенными в обтекателях, установленных в газовом тракте турбины, отличающаяся тем, что обтекатели силовых стоек опоры выполнены с передней, средней и задней полостями и с симметричным наружным профилем, с углом Y наклона оси симметрии наружного профиля обтекателя относительно радиальной плоскости, равным 10…50 градусов, при этом силовые стойки установлены в средней полости обтекателя, а средняя полость каждого обтекателя выполнена с возможностью прохода охлаждающего воздуха для охлаждения силовых стоек, установленных в указанной полости, причем силовые стойки выполнены с цилиндрической внутренней поверхностью, образующей внутреннюю полость, и с цилиндрическими и плоскими поверхностями наружной поверхности, с образованием щелевых воздушных полостей между внешними плоскими боковыми поверхностями силовой стойки и внутренними плоскими боковыми поверхностями стенок средней воздушной полости обтекателя.